JP2011518244A - Block copolymer and polymer modified bitumen binder composition for use in roadbed asphalt paving applications - Google Patents

Block copolymer and polymer modified bitumen binder composition for use in roadbed asphalt paving applications Download PDF

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Abstract

本発明は、アーム複数を有し、アーム複数がアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む結合ブロックコポリマー、並びにモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含み、直鎖コポリマー、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択され得る場合による1以上のブロックコポリマーを含むポリマー組成物を提供する。このポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。  The present invention includes at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons having at least two arms, wherein the arm plurality is located in at least two of the arm plurality and at least one of the conjugated dienes located in at least one of the arm plurality. Linked block copolymer comprising one block, and at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene, linear copolymer, linear triblock copolymer, multi-arm linked block copolymer and mixtures thereof There is provided a polymer composition comprising one or more optional block copolymers. The molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.

Description

本発明は、一般には、ポリマー改質瀝青バインダ組成物において用いるためのポリマー、および加熱混合アスファルト舗装用途に適する、特には、舗装用途の路盤において用いるための、ポリマー改質瀝青バインダ組成物に関する。ポリマー改質瀝青バインダ組成物は瀝青成分およびブロックコポリマー組成物を広範に含む。ブロックコポリマー組成物は単に高ビニル含有率ジブロックコポリマーを含んでなるものであってもよい。場合により、ブロックコポリマー組成物はジブロックコポリマーと直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマー(multiarm coupled block copolymer)またはこれらの混合物のいずれかとの混合物を含有することができ、ジブロックコポリマーは、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーまたはこれらの混合物と組み合わされるとき、1:1を上回る比で存在する。本発明は、さらに、瀝青成分、高ビニル含有率ジブロックコポリマーのブロックコポリマー組成物、および直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーまたはこれらの混合物のいずれかである高ビニル含有率ブロックコポリマーを含む瀝青組成物の特定のクラスに関する。   The present invention relates generally to polymers for use in polymer-modified bituminous binder compositions and polymer-modified bituminous binder compositions that are suitable for heated mixed asphalt pavement applications, particularly for use in roadbeds for pavement applications. Polymer modified bitumen binder compositions broadly include bitumen components and block copolymer compositions. The block copolymer composition may simply comprise a high vinyl content diblock copolymer. Optionally, the block copolymer composition can contain a mixture of a diblock copolymer and a linear triblock copolymer, a multi-arm coupled block copolymer, or a mixture thereof, wherein the diblock copolymer is When combined with linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers or mixtures thereof, they are present in a ratio greater than 1: 1. The present invention further provides block copolymer compositions of bitumen components, high vinyl content diblock copolymers, and high vinyl content block copolymers that are either linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers or mixtures thereof. It relates to a specific class of bituminous compositions comprising.

本発明は、結合ブロックコポリマー並びに、アーム複数の少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数の少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックおよび、場合により、モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを含む、アーム複数を有する結合ブロックコポリマーの製造方法に関し、ブロックコポリマーは直鎖コポリマー、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択することができる。ポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。   The present invention provides a bonded block copolymer and at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons located on at least two of the arms and at least one block of conjugated dienes located on at least one of the arms. A process for making a linked block copolymer having a plurality of arms comprising at least one block copolymer comprising at least one block of a monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of a conjugated diene. It can be selected from block copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof. The molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.

本発明は、さらに、加熱混合アスファルト舗装用途に適し、特には、舗装用途の路盤において用いるためのポリマー改質瀝青バインダ組成物に関する。ポリマー改質瀝青バインダ組成物は瀝青成分および結合ブロックコポリマー組成物を広範に含む。結合ブロックコポリマー組成物は、アーム複数の少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロック並びにアーム複数の少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロック並びに、場合により、モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを含む、アーム複数を有し、ブロックコポリマーは直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択される。この組成物は瀝青成分約90から約98重量%および結合ブロックコポリマー組成物約2から約10重量%を含む。結合ブロックコポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲内にある。   The present invention further relates to a polymer modified bitumen binder composition suitable for use in heated mixed asphalt pavement applications, particularly for use in roadbeds for pavement applications. The polymer modified bitumen binder composition broadly comprises a bitumen component and a bonded block copolymer composition. The combined block copolymer composition comprises at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbon located on at least two of the arms and at least one block of conjugated diene located on at least one of the arms and optionally monovinyl aromatic. Having a plurality of arms comprising at least one block copolymer comprising at least one block of a group hydrocarbon and at least one block of a conjugated diene, wherein the block copolymer is a linear triblock copolymer, a multi-arm linked block copolymer and mixtures thereof Selected from. The composition comprises from about 90 to about 98% by weight of the bitumen component and from about 2 to about 10% by weight of the combined block copolymer composition. The molecular weight of the combined block copolymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.

舗装用途のポリマー改質アスファルトおよび様々なポリマー改質アスファルト組成物の調製方法が当分野において周知である。瀝青の性能を改善するため、ポリブタジエン、EPDM、EPRのようなジエンエラストマー並びにスチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)およびスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロックコポリマーのようなスチレンブロックコポリマー(SBC)を含む様々なポリマーが瀝青と通常組み合わせられている。例えば、U.S.Patent No.5,190,998およびU.S.Patent No.6,150,439を参照。瀝青の性能を改善するのにスチレンブロックコポリマーを用いることは当分野において周知である。特性改善が実現される程度はブロックコポリマーと瀝青との適合性に依存する。高度に適合性の、または適合化されたポリマーが特性改善をもたらす上で最も有効である。長年にわたって、研究者は、これらのタイプのポリマーの瀝青との適合性を改善する一連の技術を開発している。   Methods for preparing polymer modified asphalts for paving applications and various polymer modified asphalt compositions are well known in the art. Various, including diene elastomers such as polybutadiene, EPDM, EPR and styrene block copolymers (SBC) such as styrene-butadiene-styrene (SBS) and styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymers to improve the performance of bitumen New polymers are usually combined with bitumen. For example, U.S. Pat. S. Patent No. 5,190,998 and U.S. Pat. S. Patent No. See 6,150,439. The use of styrene block copolymers to improve bitumen performance is well known in the art. The degree to which the property improvement is realized depends on the compatibility of the block copolymer with the bitumen. Highly compatible or adapted polymers are most effective at providing improved properties. Over the years, researchers have developed a series of techniques that improve the compatibility of these types of polymers with bitumen.

加えて、瀝青舗装産業が知りたいと思うスチレンブロックコポリマーの使用に関連する改善が存在する。これらの改善には、改善された疲労性能、永久歪みに対するより高い耐性、熱分解に対するより高い耐性、誘起割れ(induced cracking)に対するより高い耐性および経済的な節約が含まれる。   In addition, there are improvements related to the use of styrene block copolymers that the bitumen paving industry would like to know. These improvements include improved fatigue performance, higher resistance to permanent set, higher resistance to pyrolysis, higher resistance to induced cracking and economic savings.

高ビニル含有率を有するブロックコポリマー組成物または高ビニル含有率および低ジブロック含有率を有するブロックコポリマー組成物を含有する瀝青組成物がより良好な特性を有する瀝青組成物を提供しようとする試みにおいて用いられている。例えば、U.S.Patent No.4,530,652、U.S.Patent No.5,798,401、U.S.Patent No.5,854,335およびU.S.Patent No.6,508,875を参照。ジブロックが多い組成物も、迅速で安易な混合をもたらし、および分散を改善しようとする努力において、瀝青組成物の調製に用いられている。例えば、U.S.Patent Publication No.2005/0137295およびU.S.Patent Publication No.2005/0004273を参照。これらの初期配合物は摩耗層に関する特定の問題を解決するが、路盤用途においては不適切であり、いかなる実質的な改善をももたらすことがない。   In an attempt to provide a bituminous composition in which the block copolymer composition having a high vinyl content or a block copolymer composition having a high vinyl content and a low diblock content has better properties. It is used. For example, U.S. Pat. S. Patent No. 4,530,652, U.S.A. S. Patent No. 5, 798, 401, U.S. Pat. S. Patent No. 5,854,335 and U.S. Pat. S. Patent No. See 6,508,875. Compositions rich in diblocks are also used in the preparation of bitumen compositions in an effort to provide quick and easy mixing and to improve dispersion. For example, U.S. Pat. S. Patent Publication No. 2005/0137295 and U.S. Pat. S. Patent Publication No. See 2005/0004273. Although these initial formulations solve certain problems with the wear layer, they are unsuitable for roadbed applications and do not provide any substantial improvement.

U.S.Patent Publication No.2007/0112102(これは参照により本明細書に組み込まれる。)は、瀝青バインダ組成物の調製方法を開示する。この刊行物は、道路上の摩耗層のための瀝青成分へのブロックコポリマー組成物の添加を開示する。道路の摩耗層は自動車がこの上を走行する最上層であり、摩耗層は道路再舗装の間に置き換えられる層でもある。この刊行物は路盤用途に適する瀝青組成物を開示することができていない。   U. S. Patent Publication No. 2007/0112102, which is incorporated herein by reference, discloses a method for preparing a bituminous binder composition. This publication discloses the addition of a block copolymer composition to a bitumen component for a wear layer on a road. The road wear layer is the top layer on which the car travels, and the wear layer is also the layer that is replaced during road re-paving. This publication fails to disclose a bitumen composition suitable for roadbed applications.

瀝青は道路アスファルト混合物中でバインダとして用いられ、道路建設業者からの増え続ける性能要求を満たすように継続的に開発されている。一般には、瀝青は道路アスファルトにおいて良好に機能するが、増え続ける交通渋滞の負荷は、わだち掘り、ほぐれ(例えば、骨材材料の喪失)、表面の亀裂および下からの亀裂(bottom−up cracking)により、多くの道路の早期の摩耗につながっている。   Bitumen is used as a binder in road asphalt mixtures and is continuously being developed to meet the increasing performance demands from road builders. In general, bitumen works well on road asphalt, but the increasing traffic congestion load is rutting, loosening (eg, loss of aggregate material), surface cracks and bottom-up cracking. Has led to premature wear on many roads.

道路の構造は一般には3層を含んでなる。基礎(grade)上に配置される第1層は粒状材料または骨材の下層(sub−course)である。第1層上に配置される第2層は路盤である。場合により、路盤と路盤上に平滑面をもたらす摩耗層との間に位置する基層(binder course)が存在する。路盤は道路の建設において適用される最も厚く、最も高価な層である。本発明において、路盤は、約25.4mmから約400mmの厚みを有し得るポリマー改質瀝青混合物である。しかしながら、厚みは変化し得るものであり、予想される交通密度および負荷に大きく依存する。最終または最上層は摩耗層である。摩耗層は自動車がこの上を走行する層であり、ほとんどの摩耗および引き裂きを受ける。道路表面が交換されるとき、摩耗層は建設後10または15年の間に取り除かれ、交換される層である。路盤は一般には交換されないが、わだち掘りまたは亀裂が生じているときには交換することができる。その代わりに、路盤が交通負荷を適切に搬送できない場合、全幅再建を行わなければならない。路盤は摩耗層のように悪条件を受けるものであり、改善された疲労性能、永久歪みに対するより高い耐性および生じる経済的節約を有する路盤に対する必要性が存在する。   The road structure generally comprises three layers. The first layer placed on the foundation is a sub-course of granular material or aggregate. The second layer disposed on the first layer is a roadbed. In some cases, there is a binder course located between the roadbed and the wear layer that provides a smooth surface on the roadbed. The roadbed is the thickest and most expensive layer applied in road construction. In the present invention, the roadbed is a polymer-modified bitumen mixture that can have a thickness of about 25.4 mm to about 400 mm. However, the thickness can vary and is highly dependent on the expected traffic density and load. The final or top layer is a wear layer. The wear layer is the layer over which the vehicle travels and is subject to most wear and tear. When the road surface is replaced, the wear layer is the layer that is removed and replaced during 10 or 15 years after construction. The roadbed is generally not replaced, but can be replaced when rutting or cracking occurs. Instead, if the roadbed cannot properly carry the traffic load, a full width reconstruction must be performed. The roadbed is subject to adverse conditions like the wear layer, and there is a need for a roadbed with improved fatigue performance, higher resistance to permanent set and resulting economic savings.

本発明は低分子量の結合ブロックコポリマーを開示する。本発明はあらゆる道路/舗装用途、特には、路盤に用いようとするポリマー改質瀝青バインダ組成物の調製に特に有用である。本発明を利用することにより、改善された疲労性能、永久歪みに対するより高い耐性および経済的節約を有するポリマー改質瀝青バインダ組成物を調製することができる。さらに、本発明は、標準ポリマーよりも硬質路盤瀝青に適合するポリマーを開示する。   The present invention discloses low molecular weight linked block copolymers. The present invention is particularly useful for any road / paving application, particularly for the preparation of polymer modified bitumen binder compositions intended for use in roadbeds. By utilizing the present invention, a polymer modified bitumen binder composition having improved fatigue performance, greater resistance to permanent set and economic savings can be prepared. Furthermore, the present invention discloses polymers that are more compatible with hard subbase bitumen than standard polymers.

理想的なアスファルト混合物は一連の設計温度を通してこの剛性特性を維持することが可能でなければならない。低温では、アスファルト混合物は堅く、割れやすくなる。他方、高温では、アスファルト混合物は柔らかくなり、負荷誘導弾塑性変形を生じる傾向にある。加えて、骨材と結合するバインダの能力が時間と共に低下し、ほぐれを生じさせる。アスファルト中でのポリマー改質混合物の利用は、低温でのアスファルト混合物の剛性の減少および高温でのアスファルト混合物の剛性の増加を生じている。アスファルト舗装用途の路盤におけるポリマー改質混合物の使用は、改善された疲労性能、永久歪みに対するより高い耐性および経済的側面を示している。   An ideal asphalt mixture should be able to maintain this stiffness characteristic through a range of design temperatures. At low temperatures, the asphalt mixture is hard and prone to cracking. On the other hand, at high temperatures, the asphalt mixture becomes soft and tends to cause load-induced elasto-plastic deformation. In addition, the ability of the binder to bond with the aggregate decreases with time, causing loosening. The use of the polymer-modified mixture in asphalt has resulted in a decrease in the stiffness of the asphalt mixture at low temperatures and an increase in the stiffness of the asphalt mixture at high temperatures. The use of polymer-modified mixtures in the roadbed for asphalt paving applications has shown improved fatigue performance, higher resistance to permanent set and economic aspects.

米国特許第5,190,998号明細書US Pat. No. 5,190,998 米国特許第6,150,439号明細書US Pat. No. 6,150,439 米国特許第4,530,652号明細書US Pat. No. 4,530,652 米国特許第5,798,401号明細書US Pat. No. 5,798,401 米国特許第5,854,335号明細書US Pat. No. 5,854,335 米国特許第6,508,875号明細書US Pat. No. 6,508,875 米国特許公開第2005/0137295号明細書US Patent Publication No. 2005/0137295 米国特許公開第2007/0112102号明細書US Patent Publication No. 2007/0112102

本発明は、低分子量の結合ブロックコポリマーおよび加熱混合アスファルト舗装用途、特には、路盤としての利用に適するポリマー改質瀝青組成物を提供する。   The present invention provides polymer modified bitumen compositions suitable for low molecular weight bonded block copolymers and heated mixed asphalt pavement applications, particularly for use as a roadbed.

瀝青成分;
約2重量%から約10重量%の範囲の高ビニル含有率ジブロックコポリマーのみを含んでなるものであってもよい、ブロックコポリマー組成物;
直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択される、場合による高ビニル含有率ブロックコポリマー;
を含み、
高ビニル含有率ジブロックコポリマーは単独で、または、トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物と組み合わされるときには、1:1を上回る比で存在する、舗装用途の路盤に適するポリマー改質瀝青組成物。
Bitumen component;
A block copolymer composition that may comprise only a high vinyl content diblock copolymer in the range of about 2 wt% to about 10 wt%;
An optional high vinyl content block copolymer selected from linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof;
Including
High vinyl content diblock copolymers alone or when combined with triblock copolymers, multi-arm bonded block copolymers and mixtures thereof, a polymer modification suitable for roadbeds for paving applications, present in a ratio greater than 1: 1. Bituminous composition.

本発明の別の実施形態において、アスファルト舗装用途において路盤として用いるためのポリマー改質瀝青バインダ組成物は、瀝青成分約90から約98重量%およびブロックコポリマー組成物約2から約10重量%を含む。コポリマーは、モノビニル芳香族炭化水素1ブロック並びに、約30,000から約78,000のピーク分子量および共役ジエンブロック内の反復モノマー単位を基準にして約35から約80モルパーセントのビニル含有率を有する、共役ジエン1ブロック並びに、場合により、モノビニル芳香族炭化水素少なくとも2ブロックおよび共役ジエン少なくとも1ブロックを含む1以上のブロックコポリマーを含み、ブロックコポリマーは、コポリマーのピーク分子量の1.5から3倍であるピーク分子量を有する直鎖トリブロックコポリマー、コポリマーのピーク分子量の1.5から9倍であるピーク分子量を有するマルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択され、各々のブロックコポリマーは共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして35から80モルパーセントのビニル含有率を有し、ポリマー改質瀝青バインダ組成物は路盤舗装用途として用いられる。   In another embodiment of the present invention, a polymer-modified bituminous binder composition for use as a roadbed in asphalt pavement applications comprises from about 90 to about 98% by weight bitumen component and from about 2 to about 10% by weight block copolymer composition. . The copolymer has a monovinyl aromatic hydrocarbon block and a peak molecular weight of about 30,000 to about 78,000 and a vinyl content of about 35 to about 80 mole percent based on repeating monomer units within the conjugated diene block. A conjugated diene 1 block, and optionally one or more block copolymers comprising at least two monovinyl aromatic hydrocarbon blocks and at least one conjugated diene, wherein the block copolymer is 1.5 to 3 times the peak molecular weight of the copolymer Selected from linear triblock copolymers having a certain peak molecular weight, multi-arm linked block copolymers having a peak molecular weight that is 1.5 to 9 times the peak molecular weight of the copolymer, and mixtures thereof, each block copolymer being a conjugated diene block Has a vinyl content number of recurring monomeric units 35 based on the 80 mole percent polymer modified bitumen binder composition is used as a roadbed paving applications.

本発明のさらに別の実施形態において、ポリマー改質瀝青バインダ組成物は1:1を上回る比でコポリマーを含む。   In yet another embodiment of the invention, the polymer modified bitumen binder composition comprises the copolymer in a ratio greater than 1: 1.

本発明のさらに別の実施形態において、ポリマー改質瀝青バインダ組成物は式A−Bのものであるコポリマー並びに式A−B−Aおよび(A−B)nXのブロックコポリマーから選択されるブロックコポリマーを含み、これらの式に関して、Aはモノビニル芳香族炭化水素のブロックであり、Bは共役ジエンのブロックであり、nは2から6の整数であり、Xはカップリング剤残基である。   In yet another embodiment of the present invention, the polymer-modified bitumen binder composition is a copolymer that is of formula AB and a block copolymer selected from block copolymers of formula ABAA and (AB) nX For these formulas, A is a block of a monovinyl aromatic hydrocarbon, B is a block of a conjugated diene, n is an integer from 2 to 6, and X is a coupling agent residue.

本発明のさらに別の実施形態において、ポリマー改質瀝青バインダ組成物のブロックコポリマー組成物はA−BおよびA−B−Aを含み、式中、各々のAはスチレンであり、および各々のBはブタジエンであり、A−Bのピーク分子量は48,000から78,000であり、およびビニル含有率はA−Bの共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして46から70モルパーセントであり、並びにA−B−Aのピーク分子量はA−Bのピーク分子量の1.8から2.5倍であり、およびビニル含有率はA−B−Aの共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして46から70モルパーセントであり、並びにA−Bのポリスチレン含有率は25%から35%であり、およびA−B−Aのポリスチレン含有率は25から35%である。   In yet another embodiment of the present invention, the block copolymer composition of the polymer-modified bituminous binder composition comprises A-B and A-B-A, wherein each A is styrene, and each B Is butadiene, the peak molecular weight of AB is 48,000 to 78,000, and the vinyl content is 46 to 70 mole percent based on the number of repeating monomer units in the conjugated diene block of AB. And the peak molecular weight of A-B-A is 1.8 to 2.5 times the peak molecular weight of A-B, and the vinyl content is repeating monomer units within the conjugated diene block of A-B-A 46 to 70 mole percent, based on the number of A, and the polystyrene content of AB is 25% to 35%, and the polystyrene content of ABA is 25? It is 35%.

本発明のさらに別の実施形態において、ポリマー改質瀝青バインダ組成物は式C−D−Cまたは(C−D)nXのブロックコポリマーの追加を含み、式中、Cはスチレンであり、Dはブタジエン、イソプレンまたはこれらの混合物であり、nは2から6の整数であり、およびXはカップリング剤残基であり、並びに追加のブロックコポリマーは添加されるブロックコポリマーの総量の30重量%までの量で添加される。   In yet another embodiment of the invention, the polymer modified bitumen binder composition comprises the addition of a block copolymer of formula C-D-C or (C-D) nX, wherein C is styrene and D is Butadiene, isoprene or mixtures thereof, n is an integer from 2 to 6, and X is a coupling agent residue, and the additional block copolymer is up to 30% by weight of the total amount of block copolymer added. Added in an amount.

本発明は、アーム複数を有し、これらのアームがアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む結合コポリマーを含む、ポリマー組成物をさらに含み、このポリマー組成物はモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを場合により含むことができ、このブロックコポリマーは直鎖ブロックコポリマー、マルチアームブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択される。ポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。好ましくは、ポリマー組成物の分子量は約150kg/molから約300kg/molの範囲にあり、カップリング効率は40%以下である。   The present invention includes an arm plurality of at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons located in at least two of the arm plurality and conjugated dienes located in at least one of the arm plurality. Further comprising a polymer composition comprising a linked copolymer comprising at least one block, wherein the polymer composition comprises one or more block copolymers comprising at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene. The block copolymer is selected from linear block copolymers, multi-arm block copolymers and mixtures thereof. The molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol. Preferably, the molecular weight of the polymer composition is in the range of about 150 kg / mol to about 300 kg / mol and the coupling efficiency is 40% or less.

本発明のさらに別の実施形態において、ポリマー組成物は、アーム複数のうちの2つに結合する2つのスチレン末端ブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する少なくとも1つのブタジエンブロックを含む。   In yet another embodiment of the present invention, the polymer composition comprises two styrene end blocks that are bonded to two of the arm plurality and at least one butadiene block located on at least one of the arm plurality.

本発明のさらに別の実施形態において、カップリング剤はシランである。好ましくは、カップリング剤はγ−グリシドキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン(γGPTS)である。   In yet another embodiment of the invention, the coupling agent is a silane. Preferably, the coupling agent is γ-glycidoxy-propyl-trimethoxy-silane (γGPTS).

本発明のさらに別の実施形態においては、約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも2つのスチレンアームおよび約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも1つのブタジエンアーム並びに約100kg/molから約400kg/molの範囲のピーク分子量を含有する結合スチレン−ブタジエン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーにさらに関する。好ましくは、分子量は約150kg/molから約300kg/molの範囲にある。さらにより好ましくは、分子量は約200kg/molである。   In yet another embodiment of the present invention, at least two styrene arms having an absolute arm weight average molecular weight in the range of about 40 kg / mol to about 90 kg / mol and an absolute arm in the range of about 40 kg / mol to about 90 kg / mol. Further relates to at least one butadiene arm having a weight average molecular weight and a bound styrene-butadiene-butadiene-styrene block copolymer containing a peak molecular weight in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol. Preferably, the molecular weight is in the range of about 150 kg / mol to about 300 kg / mol. Even more preferably, the molecular weight is about 200 kg / mol.

本発明のさらに別の実施形態においては、約10:90から約40:60のスチレンのブタジエンに対する比にさらに関する。好ましくは、この比は約15:85から約30:70である。   Yet another embodiment of the present invention further relates to a ratio of styrene to butadiene of about 10:90 to about 40:60. Preferably, this ratio is from about 15:85 to about 30:70.

本発明のさらに別の実施形態においては、約3から約16の分岐度を含むポリマー組成物にさらに関する。   Yet another embodiment of the present invention further relates to a polymer composition comprising a degree of branching of from about 3 to about 16.

本発明のさらに別の実施形態においては、瀝青成分約90から約98重量%および結合ブロックコポリマー組成物約2から約10重量%を含む、アスファルト舗装用途において用いるためのポリマー改質瀝青バインダ組成物であって、結合ブロックコポリマー組成物はアーム複数を有する結合コポリマーを含み、アーム複数はアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含み、並びにポリマー組成物はモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを場合により含むことができ、このブロックコポリマーは直鎖ブロックコポリマー、マルチアームブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択される、ポリマー改質瀝青バインダ組成物にさらに関する。このポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。   In yet another embodiment of the present invention, a polymer-modified bituminous binder composition for use in asphalt pavement applications comprising from about 90 to about 98% by weight of the bitumen component and from about 2 to about 10% by weight of the combined block copolymer composition. The bonded block copolymer composition comprises a bonded copolymer having a plurality of arms, wherein the plurality of arms are at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons located in at least two of the plurality of arms and at least of the plurality of arms. And at least one block of conjugated diene located in one, and the polymer composition optionally includes one or more block copolymers comprising at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene. This block copo Mer linear block copolymer is selected from the multi-arm block copolymers and mixtures thereof, further relates to polymer modified bitumen binder composition. The molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.

本発明のさらに別の実施形態においては、約40℃から約60℃の温度の溶媒を提供し、ポリスチレンおよびsec−ブチルリチウムを溶媒に添加し、反応を約45分から約2時間進行させ、予め決定された分子量を得るためにポリスチレンを添加し、sec−ブチルリチウムおよびブタジエンを添加し、重合を約15分から約1時間進行させ、カップリング剤を添加し、カップリング剤を添加した後約5分から約30分に停止剤を添加することによって反応を停止させることを含む、結合ブロックコポリマー組成物の調製方法にさらに関する。   In yet another embodiment of the invention, a solvent at a temperature of about 40 ° C. to about 60 ° C. is provided, polystyrene and sec-butyl lithium are added to the solvent, and the reaction is allowed to proceed for about 45 minutes to about 2 hours, Polystyrene is added to obtain the determined molecular weight, sec-butyllithium and butadiene are added, the polymerization is allowed to proceed from about 15 minutes to about 1 hour, the coupling agent is added, and about 5 after the coupling agent is added. It further relates to a process for preparing a linked block copolymer composition comprising stopping the reaction by adding a terminator from about 30 minutes to about 30 minutes.

バインダをポリマーで改質する例示されるSBS改質路盤混合物での試みがなされ、これがポリマー改質剤なしの参照路盤混合物よりも良好な機械性能をもたらし得ることが示されている。本発明においては、ポリマー含有率は約2%から約10%である。好ましくは、ポリマー含有率は約5%から約8%である。より好ましくは、ポリマー含有率は約6%から約7.5%である。   Attempts have been made with the exemplified SBS modified roadbed mixture to modify the binder with a polymer, and it has been shown that this can result in better mechanical performance than a reference roadbed mixture without a polymer modifier. In the present invention, the polymer content is from about 2% to about 10%. Preferably, the polymer content is from about 5% to about 8%. More preferably, the polymer content is from about 6% to about 7.5%.

本発明の例示的実施形態の1つは、加熱混合アスファルト塗装用途、特には、舗装用途の路盤における使用に適するポリマー改質瀝青バインダ組成物に一般に関する。ポリマー改質瀝青バインダ組成物は瀝青成分およびブロックコポリマー組成物を広範に含む。ブロックコポリマー組成物は高ビニル含有率ジブロックコポリマーを単独で含んでなるものであり得る。場合により、ブロックコポリマー組成物はジブロックコポリマーと直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーまたはこれらの混合物のいずれかとの混合物を含有することができ、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーまたはこれらの混合物と組み合わされるとき、ジブロックコポリマーは1:1を上回る比で存在する。本発明は、さらに、瀝青成分、高ビニル含有率ジブロックコポリマーのブロックコポリマー組成物、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーまたはこれらの混合物である高ビニル含有率ブロックコポリマーを含む瀝青組成物の特定のクラスに関する。   One exemplary embodiment of the present invention relates generally to polymer-modified bitumen binder compositions suitable for use in heated mixed asphalt coating applications, particularly in roadbeds for paving applications. Polymer modified bitumen binder compositions broadly include bitumen components and block copolymer compositions. The block copolymer composition may comprise a high vinyl content diblock copolymer alone. Optionally, the block copolymer composition can contain a mixture of a diblock copolymer and either a linear triblock copolymer, a multi-arm linked block copolymer, or a mixture thereof, a linear triblock copolymer, a multi-arm linked block copolymer. Or when combined with a mixture thereof, the diblock copolymer is present in a ratio greater than 1: 1. The present invention further includes a bituminous component, a block copolymer composition of a high vinyl content diblock copolymer, a high vinyl content block copolymer that is a linear triblock copolymer, a multi-arm bonded block copolymer, or a mixture thereof. Relating to specific classes.

本発明の別の例示的実施形態によると、ポリマー組成物は、アーム複数を有し、これらのアーム複数がアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む結合ブロックコポリマー並びに、場合により、モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを含む。ブロックコポリマーは直鎖コポリマー、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択することができる。ポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。より具体的には、ポリマー組成物は、約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも2つのスチレンアームおよび約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも1つのブタジエンアーム、並びに約100kg/molから約400kg/molの範囲のスチレン−ブタジエン−スチレン−ブタジエンブロックコポリマーのピーク分子量を含む、結合スチレン−ブタジエン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーであり得る。   According to another exemplary embodiment of the present invention, the polymer composition has arms, wherein the arms are at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons located in at least two of the arms. A linked block copolymer comprising at least one block of a conjugated diene located in at least one of the arms, and optionally one or more comprising at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene Of block copolymers. The block copolymer can be selected from linear copolymers, linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof. The molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol. More specifically, the polymer composition comprises at least two styrene arms having an absolute arm weight average molecular weight in the range of about 40 kg / mol to about 90 kg / mol and an absolute arm in the range of about 40 kg / mol to about 90 kg / mol. A bound styrene-butadiene-butadiene-styrene block copolymer comprising at least one butadiene arm having a weight average molecular weight and a peak molecular weight of a styrene-butadiene-styrene-butadiene block copolymer ranging from about 100 kg / mol to about 400 kg / mol. possible.

本明細書で用いられる場合、「分子量」という用語は、ポリマーまたはコポリマーのブロックのg/molでのポリスチレン等価の、または見かけの、分子量を指す。本明細書および特許請求の範囲において参照される分子量は、ASTM 3536に従って行われるような、ポリスチレン較正標準を用いるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定することができる。GPCは周知の方法であり、分子サイズに従ってポリマーが分離され、最大分子が最初に溶離する。このクロマトグラフは商業的に入手可能なポリスチレン分子量標準を用いて較正する。GPCを用いて測定され、このように較正されたポリマーの分子量はスチレン等価分子量、別名、見かけの分子量である。スチレン等価分子量は、ポリマーのスチレン含有率およびジエンセグメントのビニル含有率がわかるとき、真の分子量に変換することができる。用いられる検出器は、好ましくは、紫外線および屈折率検出器の組み合わせである。本明細書で表される分子量はGPCトレースのピークで測定され、「ピーク分子量」と通常呼ばれる。   As used herein, the term “molecular weight” refers to a polystyrene equivalent or apparent molecular weight in g / mol of a polymer or copolymer block. The molecular weight referred to herein and in the claims can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene calibration standards, as performed according to ASTM 3536. GPC is a well-known method, where polymers are separated according to molecular size, with the largest molecules eluting first. The chromatograph is calibrated using commercially available polystyrene molecular weight standards. The molecular weight of a polymer measured using GPC and thus calibrated is the styrene equivalent molecular weight, also known as the apparent molecular weight. Styrene equivalent molecular weight can be converted to true molecular weight when the styrene content of the polymer and the vinyl content of the diene segment are known. The detector used is preferably a combination of ultraviolet and refractive index detectors. The molecular weight expressed herein is measured at the peak of the GPC trace and is commonly referred to as “peak molecular weight”.

このポリマー組成物は、すべての種類の舗装用途において用いるための、特には、アスファルト舗装用途の路盤の形成において用いるための、瀝青成分との混合に適する。ポリマー組成物は、アーム複数を有し、これらのアーム複数がアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む結合ブロックコポリマー並びに、場合により、モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む1以上のブロックコポリマーを含む。ブロックコポリマーは直鎖コポリマー、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択することができる。この組成物は瀝青成分約90から約98重量%および結合ブロックコポリマー組成物約2から約10重量%を含む。結合ブロックコポリマー組成物の分子量は約100kg/molから約400kg/molの範囲にある。   This polymer composition is suitable for mixing with bitumen components for use in all types of paving applications, in particular in the formation of roadbeds for asphalt paving applications. The polymer composition has a plurality of arms, the plurality of arms being at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbons located in at least two of the arms and the conjugate located in at least one of the arms. Included are linked block copolymers comprising at least one block of diene and optionally one or more block copolymers comprising at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene. The block copolymer can be selected from linear copolymers, linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof. The composition comprises from about 90 to about 98% by weight of the bitumen component and from about 2 to about 10% by weight of the combined block copolymer composition. The molecular weight of the combined block copolymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.

モノビニル芳香族炭化水素ブロックは、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエンおよびビニルキシレンまたはこれらの混合物のような、ブロックコポリマーの調製における使用が公知であるあらゆるモノビニル芳香族炭化水素であり得る。本発明における使用に最も好ましいモノビニル芳香族炭化水素はスチレンであり、これは実質的に純粋なモノマーとして用いられるか、またはo−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエンおよびビニルキシレンのような他の構造的に関連するビニル芳香族モノマーの小さい割合、即ち、多くて10重量%の割合との混合物における主要成分として用いられる。実質的に純粋なスチレンの使用が本発明において最も好ましい。   Monovinyl aromatic hydrocarbon blocks are styrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, α-methylstyrene, vinylnaphthalene, vinyltoluene and vinylxylene or their It can be any monovinyl aromatic hydrocarbon known for use in preparing block copolymers, such as mixtures. The most preferred monovinyl aromatic hydrocarbon for use in the present invention is styrene, which is used as a substantially pure monomer or o-methylstyrene, p-methylstyrene, p-tert-methylstyrene, p- A small proportion of other structurally related vinyl aromatic monomers such as tert-butyl styrene, 2,4-dimethyl styrene, α-methyl styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene and vinyl xylene, ie at most 10% by weight As a major component in the mixture. The use of substantially pure styrene is most preferred in the present invention.

同様に、共役ジエンブロックは、この共役ジエンが4から8個の炭素原子を有するという条件で、ブロックコポリマーの調製における使用が公知であるあらゆる共役ジエンであり得る。好ましくは、共役ジエンブロックの調製に用いられる共役ジエンはブタジエンモノマーまたはイソプレンモノマーであり、これは実質的に純粋なモノマーであるか、または2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンおよび1,3−ヘキサジエンのような構造的に関連する共役ジエンの、10重量%までの、小さい割合を含有する。好ましくは、実質的に純粋なブタジエンまたは実質的に純粋なイソプレンが共役ジエンブロックの調製に用いられ、実質的に純粋なブタジエンが最も好ましい。共役ジエンブロックはブタジエンおよびイソプレンモノマーの混合物を含むこともできることに注意されたい。   Similarly, the conjugated diene block can be any conjugated diene known for use in preparing block copolymers, provided that the conjugated diene has from 4 to 8 carbon atoms. Preferably, the conjugated diene used in the preparation of the conjugated diene block is a butadiene monomer or an isoprene monomer, which is a substantially pure monomer or 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3 Contain small proportions of up to 10% by weight of structurally related conjugated dienes such as pentadiene and 1,3-hexadiene. Preferably, substantially pure butadiene or substantially pure isoprene is used in the preparation of the conjugated diene block, with substantially pure butadiene being most preferred. It should be noted that the conjugated diene block can also include a mixture of butadiene and isoprene monomers.

「ビニル含有率」という用語が、1,3−ブタジエンが1,2−付加機構によって重合するときに生成されるポリマー生成物を説明するのに用いられていることは理解される。この結果はポリマー主鎖に懸垂する一置換オレフィン基、ビニル基である。イソプレンのアニオン重合の場合、3,4付加機構によるイソプレンの挿入はポリマー主鎖に懸垂するジェミナルジアルキルC=C部分をもたらす。ブロックコポリマーの最終特性に対するイソプレンの3,4−付加重合の作用はブタジエンの1,2−付加からのものに類似する。共役ジエンモノマーとしてのブタジエンの使用を参照するとき、ポリマーブロック内の縮合ブタジエン単位の約5から約80モルパーセントが1,2−付加配置を有することが好ましい。好ましくは、縮合ブタジエン単位の約7から約70モルパーセントが1,2−付加配置を有するべきであり、さらにより好ましくは、ブタジエン単位の約50から約65モルパーセントが1,2−付加配置を有するべきである。   It is understood that the term “vinyl content” is used to describe the polymer product produced when 1,3-butadiene is polymerized by a 1,2-addition mechanism. The result is a mono-substituted olefin group, vinyl group, suspended from the polymer backbone. In the case of anionic polymerization of isoprene, insertion of isoprene by a 3,4 addition mechanism results in a geminal dialkyl C═C moiety that is suspended in the polymer backbone. The effect of 3,4-addition polymerization of isoprene on the final properties of the block copolymer is similar to that from 1,2-addition of butadiene. When referring to the use of butadiene as the conjugated diene monomer, it is preferred that about 5 to about 80 mole percent of the condensed butadiene units in the polymer block have a 1,2-addition configuration. Preferably, about 7 to about 70 mole percent of the condensed butadiene units should have a 1,2-addition configuration, and even more preferably, about 50 to about 65 mole percent of the butadiene units have a 1,2-addition configuration. Should have.

瀝青成分は天然瀝青であっても、鉱油から誘導されてもよい。分解プロセスによって得られる石油誘導体、ピッチおよびコールタールも、これらの配合物に加えて、瀝青成分として用いることができる。適切な成分の例には、プロパン瀝青、ブローン瀝青(blown bitumens)およびこれらの混合物のような、蒸留または「直留(straight−run)」瀝青、沈殿瀝青が含まれる。他の適切な瀝青には、これらの瀝青の1以上と石油抽出物、例えば、芳香族抽出物、蒸留物もしくは残滓のような増量剤または油との混合物が含まれる。本発明において用いることができる瀝青の代表例の幾つかは、ASTM方法D5(25□)による測定で約300dmm未満のPEN値、より具体的には、約10から約300dmmの範囲のPEN値を有する。用いられるより好ましい瀝青は約20から約200dmmの範囲、最も好ましくは、約20dmmから約80dmmの範囲のPEN値を有する。   The bitumen component may be natural bitumen or derived from mineral oil. Petroleum derivatives, pitch and coal tar obtained by the cracking process can also be used as a bitumen component in addition to these blends. Examples of suitable ingredients include distillation or “straight-run” bitumen, precipitated bitumen, such as propane bitumen, blown bitumens and mixtures thereof. Other suitable bitumen includes a mixture of one or more of these bitumen with a petroleum extract, for example a bulking agent such as an aromatic extract, distillate or residue or oil. Some representative examples of bitumen that can be used in the present invention have PEN values of less than about 300 dmm as measured by ASTM method D5 (25 □), more specifically, PEN values in the range of about 10 to about 300 dmm. Have. The more preferred bitumen used has a PEN value in the range of about 20 to about 200 dmm, most preferably in the range of about 20 dmm to about 80 dmm.

瀝青およびポリマー組成を適正に選択することで、適切なアスファルトバインダを製造することができる。好ましくは、アスファルトバインダは10から100dmmの範囲、好ましくは、20から75dmmの範囲のPEN値を示す(ASTM方法D5、25℃)。   Appropriate selection of bitumen and polymer composition can produce a suitable asphalt binder. Preferably, the asphalt binder exhibits a PEN value in the range of 10 to 100 dmm, preferably in the range of 20 to 75 dmm (ASTM method D5, 25 ° C.).

イオウ等のような架橋剤または「相溶化剤」を用いることも当分野において公知である。ポリマー改質瀝青用の(即ち、アスファルトバインダおよび屋根葺き材組成物の両者における)架橋剤も当分野において周知である。例として、U.S.Patent No.5,017,230、U.S.Patent No.5,756,565、U.S.Patent No.5,795,929およびU.S.Patent No.5,605,946が様々な架橋性組成物を開示し、架橋性組成物を開示する他の特許を参照する。経費、環境影響および使用の容易さを含む様々な理由から、無機亜鉛化合物を伴う元素イオウが好ましい。ほとんどの架橋形成は、経費のため、元素イオウを用いる。特別な状況においては、ジチオジモルホリン、亜鉛チウラムジスルフィドまたは互いに結合する2以上のイオウ原子を有するあらゆる化合物のようなイオウ供与体と共にイオウを添加することができる。亜鉛は亜鉛2−メルカプトベンゾチアゾール、亜鉛テトラアルキルチウラムジスルフィド、酸化亜鉛、亜鉛ジアルキル−2−ベンゾスルフェンアミドもしくは他の適切な亜鉛化合物またはこれらの混合物として添加する。   It is also known in the art to use cross-linking agents such as sulfur or the like, or “compatibility agents”. Crosslinkers for polymer modified bitumen (ie in both asphalt binders and roofing compositions) are also well known in the art. As an example, U.I. S. Patent No. 5,017,230, U.S. Pat. S. Patent No. 5,756,565, U.S. Pat. S. Patent No. 5,795,929 and U.S. Pat. S. Patent No. 5,605,946 discloses various crosslinkable compositions and reference is made to other patents that disclose crosslinkable compositions. Elemental sulfur with an inorganic zinc compound is preferred for a variety of reasons, including cost, environmental impact and ease of use. Most cross-linking uses elemental sulfur due to cost. In special circumstances, sulfur can be added with a sulfur donor such as dithiodimorpholine, zinc thiuram disulfide or any compound having two or more sulfur atoms bonded to each other. Zinc is added as zinc 2-mercaptobenzothiazole, zinc tetraalkyl thiuram disulfide, zinc oxide, zinc dialkyl-2-benzosulfenamide or other suitable zinc compound or mixtures thereof.

本発明の組成物は通常固体または非液体の架橋剤の追加を含むことができる。これらの架橋剤は、通常、粉末またはフレーク形態で販売される。本発明において用いることができる元素イオウの量は、瀝青組成物の総量を基準にして、0.05から0.2重量%、好ましくは、0.1から0.15重量%変化し得る。   The compositions of the present invention can usually include the addition of a solid or non-liquid crosslinker. These crosslinkers are usually sold in powder or flake form. The amount of elemental sulfur that can be used in the present invention can vary from 0.05 to 0.2% by weight, preferably from 0.1 to 0.15% by weight, based on the total amount of the bituminous composition.

好ましくは、本発明において用いられる場合によるブロックコポリマー組成物はジブロックコポリマー、直鎖トリブロックコポリマーまたはマルチアーム結合ブロックコポリマーを含む。   Preferably, the optional block copolymer composition used in the present invention comprises a diblock copolymer, a linear triblock copolymer or a multi-arm linked block copolymer.

本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、結合ブロックコポリマーは式ABnX(B)のものであり、式中、前記式Aはモノビニル芳香族炭化水素ブロックであり、Bは共役ジエンブロックであり、nは2から7の整数であり、Xはカップリング剤の残基であり、およびmは1から6の整数である。(m+n)の合計は8以下であり、好ましくは、合計は6以下である。 In one preferred embodiment of the present invention, the linked block copolymer is of the formula ABnX (B m ), wherein said formula A is a monovinyl aromatic hydrocarbon block, B is a conjugated diene block, n is an integer from 2 to 7, X is the residue of the coupling agent, and m is an integer from 1 to 6. The sum of (m + n) is 8 or less, preferably the sum is 6 or less.

本発明による瀝青組成物において改質剤として有用であるブロックコポリマーは、場合により再開始との組み合わせにある周知の完全連続重合法並びに、例えば、U.S.Pat.No.3,231,635;3,251,905;3,390,207;3,598,887;および4,219,627並びにEP 0413294 A2、0387671 B1、0636654 A1、WO 94/22931(これらは参照により本明細書に組み込まれる。)に示されるような、カップリング法を含む、当分野において公知のあらゆる方法によって調製することができる。   Block copolymers useful as modifiers in the bituminous compositions according to the present invention are well known fully continuous polymerization methods, optionally in combination with restart, as well as, for example, US Pat. S. Pat. No. 3,231,635; 3,251,905; 3,390,207; 3,598,887; and 4,219,627 and EP 0413294 A2, 0387671 B1, 0636654 A1, WO 94/22931 (which are by reference) It can be prepared by any method known in the art, including coupling methods, as shown in).

本発明の一実施形態において、ポリマー組成物は、一般には、モノビニル芳香族炭化水素を溶媒に添加した後、sec−ブチルリチウムを溶媒に添加することによって調製される。別のモノビニル芳香族炭化水素を添加して予め決定された分子量を達成する。モノビニル芳香族炭化水素が枯渇した後、sec−ブチルリチウムの予め決定された量を添加し、その後共役ジエンを添加する。定められた時間、重合が生じる。その後、シランカップリング剤を導入し、メタノールの添加によって反応を停止させる。より具体的には、ポリマー組成物はポリスチレンを溶媒に添加し、sec−ブチルリチウムを溶媒に添加することによって調製することができる。次に、ポリスチレンを添加して予め決定された分子量を達成する。スチレン枯渇の後、sec−ブチルリチウムを添加し、次いで予め決定された時間でブタジエンを添加する。予め決定された時間、重合を進行させる。ブタジエン枯渇の後、シランカップリング剤を導入する。予め決定された時間の後、メタノールを添加することによって反応を停止させる。   In one embodiment of the present invention, the polymer composition is generally prepared by adding a monovinyl aromatic hydrocarbon to a solvent followed by sec-butyl lithium. Another monovinyl aromatic hydrocarbon is added to achieve a predetermined molecular weight. After the monovinyl aromatic hydrocarbon is depleted, a predetermined amount of sec-butyllithium is added, followed by the conjugated diene. Polymerization occurs for a defined time. Thereafter, a silane coupling agent is introduced and the reaction is stopped by adding methanol. More specifically, the polymer composition can be prepared by adding polystyrene to the solvent and adding sec-butyllithium to the solvent. Next, polystyrene is added to achieve the predetermined molecular weight. After styrene depletion, sec-butyl lithium is added, followed by butadiene at a predetermined time. The polymerization is allowed to proceed for a predetermined time. After butadiene depletion, a silane coupling agent is introduced. After a predetermined time, the reaction is stopped by adding methanol.

具体的には、本発明によるポリマー組成物は以下のように調製した:ポリスチレン152gを50℃のシクロヘキサン6リットルに添加し、その後sec−ブチルリチウム10.1mmolを添加する。反応は1時間で完了し、次に予め決定された分子量を得るためポリスチレンをそこに添加した。スチレン枯渇の後、sec−ブチルリチウム19.7mmolを添加した後、ブタジエン835.2gを14分で添加した。重合を70℃で30分間進行させた。ブタジエン枯渇の後、γ−グリシドキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン(γGPTS)8.4mmolを添加した。15分後、メタノールを添加することによって反応を停止させた。   Specifically, the polymer composition according to the present invention was prepared as follows: 152 g of polystyrene is added to 6 liters of cyclohexane at 50 ° C., followed by 10.1 mmol of sec-butyllithium. The reaction was completed in 1 hour and then polystyrene was added thereto to obtain a predetermined molecular weight. After styrene depletion, 19.7 mmol of sec-butyllithium was added, and 835.2 g of butadiene was added in 14 minutes. The polymerization was allowed to proceed for 30 minutes at 70 ° C. After butadiene depletion, 8.4 mmol of γ-glycidoxy-propyl-trimethoxy-silane (γGPTS) was added. After 15 minutes, the reaction was stopped by adding methanol.

ブロックコポリマーが中間体リビングジブロックコポリマー(これは次に多価カップリング剤によってカップリングされる。)の最初の調製によって調製されるとき、初期ジブロック含有率はカップリング効率によって決定される。通常、ほとんどのブロックコポリマーの調製においては、80%から97%の範囲のカップリング効率が望ましい。しかしながら、本発明においては、90%までのカップリング効率を有するポリマーを用いることが可能ではあるが。好ましくは、さらにより低いカップリングの程度(40%以下のカップリング効率)が存在する。本発明の目的上、「カップリング効率」という語句は、結合ポリマーの分子の数を結合ポリマーの分子の数プラス非結合ポリマーの分子の数で除したものを指す。例えば、カップリング効率が80パーセントである場合、ポリマーは20パーセントのジブロックを含有する。これは当業者に周知である。   When the block copolymer is prepared by an initial preparation of an intermediate living diblock copolymer, which is then coupled by a multivalent coupling agent, the initial diblock content is determined by the coupling efficiency. Usually, in the preparation of most block copolymers, a coupling efficiency in the range of 80% to 97% is desirable. However, in the present invention, it is possible to use a polymer having a coupling efficiency of up to 90%. Preferably, there is an even lower degree of coupling (coupling efficiency of 40% or less). For the purposes of the present invention, the phrase “coupling efficiency” refers to the number of molecules of bound polymer divided by the number of molecules of bound polymer plus the number of molecules of unbound polymer. For example, if the coupling efficiency is 80 percent, the polymer contains 20 percent diblock. This is well known to those skilled in the art.

従って、ブロックコポリマーは、例えば、少なくとも2つのジブロックコポリマー分子を互いにカップリングさせることによって調製することができる。カップリング剤は当分野において公知のあらゆる二または多官能性カップリング剤、例えば、ジブロモエタン、ジエチルアジペート、ジビニルベンゼン、ジメチルジクロロシラン、メチルジクロロシラン、四塩化ケイ素およびアルコキシシラン(U.S.Pat.No.3,244,664、U.S.Pat.No.3,692,874、U.S.Pat.No.4,076,915、U.S.Pat.No.5,075,377、U.S.Pat.No.5,272,214およびU.S.Pat.No.5,681,895)、ポリエポキシド、ポリイソシアネート、ポリイミン、ポリアルデヒド、ポリケトン、ポリ無水物、ポリエステル、ポリハロゲン化物(U.S.Pat.No.3,281,383);ジエステル(U.S.Pat.No.3,594,452);メトキシシラン(U.S.Pat.No.3,880,954);ジビニルベンゼン(U.S.Pat.No.3,985,830);1,3,5−ベンゼントリカルボン酸三塩化物(U.S.Pat.No.4,104,332);グリシドキシトリメトキシシラン(U.S.Pat.No.4,185,042);オキシジプロピルビス(トリメトキシシラン)(U.S.Pat.No.4,379,891)およびγ−グリシドキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン(γGPTS)であり得る。   Thus, block copolymers can be prepared, for example, by coupling at least two diblock copolymer molecules to each other. Coupling agents can be any bi- or multifunctional coupling agent known in the art, such as dibromoethane, diethyl adipate, divinylbenzene, dimethyldichlorosilane, methyldichlorosilane, silicon tetrachloride and alkoxysilane (US Pat. No. 3,244,664, US Pat.No. 3,692,874, US Pat.No. 4,076,915, US Pat.No. 5,075,377 U.S. Pat.No. 5,272,214 and U.S. Pat.No. 5,681,895), polyepoxide, polyisocyanate, polyimine, polyaldehyde, polyketone, polyanhydride, polyester, polyhalogen Compound (US Pat. No. 3,281,383); diester (US Pa) No. 3,594,452); Methoxysilane (US Pat. No. 3,880,954); Divinylbenzene (US Pat. No. 3,985,830); 5-benzenetricarboxylic acid trichloride (US Pat. No. 4,104,332); glycidoxytrimethoxysilane (US Pat.No. 4,185,042); oxydipropylbis ( Trimethoxysilane) (US Pat. No. 4,379,891) and γ-glycidoxy-propyl-trimethoxy-silane (γGPTS).

一般には、本発明において有用なポリマーは、モノマーを有機アルカリ金属化合物と適切な溶媒中、約−150℃から約300℃内の温度、好ましくは、約0℃から約100℃の範囲内の温度で接触させることによって調製することができる。特に有効な重合開始剤は一般式RLiを有する有機リチウム化合物であり、式中、Rは1から20個の炭素原子を有する脂肪族、シクロ脂肪族、アルキル置換シクロ脂肪族、芳香族またはアルキル置換芳香族炭化水素ラジカルであり、これらのうちsecブチルが好ましい。適切な溶媒にはポリマーの溶液重合において有用なものが含まれ、脂肪族、シクロ脂肪族、アルキル置換シクロ脂肪族、芳香族およびアルキル置換芳香族炭化水素、エーテルおよびこれらの混合物が含まれる。   In general, the polymers useful in the present invention are those in which the monomer is in an organic alkali metal compound and a suitable solvent at a temperature within the range of about -150 ° C to about 300 ° C, preferably within the range of about 0 ° C to about 100 ° C. It can be prepared by contacting with. Particularly effective polymerization initiators are organolithium compounds having the general formula RLi, where R is aliphatic, cycloaliphatic, alkyl-substituted cycloaliphatic, aromatic or alkyl-substituted having 1 to 20 carbon atoms. An aromatic hydrocarbon radical, and among these, secbutyl is preferred. Suitable solvents include those useful in the solution polymerization of polymers, including aliphatic, cycloaliphatic, alkyl-substituted cycloaliphatic, aromatic and alkyl-substituted aromatic hydrocarbons, ethers and mixtures thereof.

重合ビヒクルとして用いられる溶媒は、形成ポリマーのリビングアニオン鎖端と反応せず、商用重合ユニットにおいて容易に取り扱われ、および生成物ポリマーに適切な可溶性特性を提供するあらゆる炭化水素であり得る。例えば、一般にイオン化可能な水素を欠く非極性脂肪族炭化水素が特に適切な溶媒になる。環状アルカン、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンおよびシクロオクタンが頻繁に用いられ、これらはすべて比較的非極性である。適切な脂肪族炭化水素には、ブタン、ペンタン、ヘキサンおよびヘプタン、メチルシクロヘキサンおよびメチルシクロヘプタンのようなアルキル置換シクロ脂肪族炭化水素、ベンゼンのような芳香族炭化水素並びにトルエンおよびキシレンのようなアルキル置換炭化水素並びにテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルおよびジ−n−ブチルエーテルのようなエーテルがさらに含まれる。他の適切な溶媒は当業者に公知であり、所定のプロセス条件の組で効率的に実施されるように選択することができ、考慮される主要因子の1つが温度である。好ましい溶媒はシクロペンタンまたはシクロヘキサンである。   The solvent used as the polymerization vehicle can be any hydrocarbon that does not react with the living anionic chain ends of the forming polymer, is easily handled in a commercial polymerization unit, and provides suitable solubility properties for the product polymer. For example, non-polar aliphatic hydrocarbons that generally lack ionizable hydrogen are particularly suitable solvents. Cyclic alkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane and cyclooctane are frequently used and all are relatively nonpolar. Suitable aliphatic hydrocarbons include alkyl-substituted cycloaliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, hexane and heptane, methylcyclohexane and methylcycloheptane, aromatic hydrocarbons such as benzene, and alkyl such as toluene and xylene. Further included are substituted hydrocarbons and ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether and di-n-butyl ether. Other suitable solvents are known to those skilled in the art and can be selected to be carried out efficiently for a given set of process conditions, one of the major factors considered being temperature. A preferred solvent is cyclopentane or cyclohexane.

共役ジエン部分のビニル含有率を高める技術は周知であり、エーテル、アミンおよび他のルイス塩基のような極性化合物、より具体的には、グリコールのジアルキルエーテルからなる群より選択されるものの使用を含み得る。最も好ましい改質剤は、同じであるか異なる末端アルコキシ基を含有し、場合によりエチレンラジカル上にアルキル置換基を有する、エチレングリコールのジアルキルエーテル、例えば、モノグリム、ジグリム、ジエトキシエタン、1,2−ジエトキシプロパン、1−エトキシ−2,2−tert−ブトキシエタンから選択され、これらのうち1,2−ジエトキシプロパンが最も好ましい。   Techniques for increasing the vinyl content of conjugated diene moieties are well known and include the use of polar compounds such as ethers, amines and other Lewis bases, more specifically those selected from the group consisting of dialkyl ethers of glycols. obtain. Most preferred modifiers contain the same or different terminal alkoxy groups and optionally have an alkyl substituent on the ethylene radical, a dialkyl ether of ethylene glycol, such as monoglyme, diglyme, diethoxyethane, 1,2 Selected from -diethoxypropane, 1-ethoxy-2,2-tert-butoxyethane, of which 1,2-diethoxypropane is most preferred.

本発明の一実施形態においては、瀝青成分を撹拌タンクにおいて約160℃から約210℃の温度、好ましくは、約170℃から約195℃まで加熱する。本発明において用いられる瀝青成分はあらゆる天然瀝青であり得、または石油から誘導することができる。加えて、分解プロセスによって得られるピッチ化石油およびコールタールを、様々な瀝青材料の配合物に加えて、瀝青成分として用いることができる。適切な成分の例には、これらに限定されるものではないが、蒸留または「直留瀝青」、沈殿瀝青(例えば、プロパン瀝青)、ブローン瀝青(例えば、触媒ブローン瀝青)、マルチグレードおよびこれらの混合物が含まれる。他の適切な瀝青成分には、これらの限定されるものではないが、これらの瀝青の1以上と石油抽出物、例えば、芳香族抽出物、蒸留物もしくは残滓のような増量剤(フラックス)または油との混合物が含まれる。適切な瀝青成分(「直留瀝青」または「フラックス処理瀝青(fluxed bitumens)」のいずれか)は25℃で約10から約400単位の範囲の針入度を有するものである;従って、約20から約80単位の針入度の極めて固い瀝青を用いることができるが、一般には、約20から約60単位の針入度を有する直留または蒸留瀝青が用いるのに最も好都合である。相溶性に加えて非相溶性の両者の瀝青を用いることができる。   In one embodiment of the present invention, the bitumen component is heated in a stirred tank to a temperature of about 160 ° C. to about 210 ° C., preferably from about 170 ° C. to about 195 ° C. The bitumen component used in the present invention can be any natural bitumen or can be derived from petroleum. In addition, pitched petroleum and coal tar obtained by the cracking process can be used as a bitumen component in addition to blends of various bitumen materials. Examples of suitable ingredients include, but are not limited to, distillation or “straight bitumen”, precipitated bitumen (eg, propane bitumen), blown bitumen (eg, catalyst blown bitumen), multigrade and these A mixture is included. Other suitable bitumen ingredients include, but are not limited to, one or more of these bitumen and a bulking agent (flux) such as petroleum extract, eg, aromatic extract, distillate or residue, or Contains a mixture with oil. Suitable bitumen ingredients (either “straight bitumen” or “fluxed bitumens”) are those having a penetration in the range of about 10 to about 400 units at 25 ° C .; From about 80 units to a very hard bitumen can be used, but generally straight run or distilled bitumen having a penetration of about 20 to about 60 units is most convenient to use. In addition to compatibility, both incompatible bitumens can be used.

本発明の成功は本発明のポリマー改質瀝青バインダ組成物の調製に用いるタンク(または容器)のタイプには依存しない。従って、瀝青組成物の調製において用いられるあらゆる公知のタンクまたは容器を、このようなタンクまたは容器が撹拌(かき混ぜ)および加熱機能を有するのであれば、用いることができる。本発明の範囲内で用いられる場合、「撹拌タンク」という語句は撹拌(かき混ぜ)および加熱手段を有するタンクおよび容器を指す。適切な撹拌またはかき混ぜには、これらに限定されるものではないが、垂直インペラ、サイドアームインペラおよびポンプ周り循環(pump around circulation)が含まれる。   The success of the present invention does not depend on the type of tank (or container) used to prepare the polymer modified bitumen binder composition of the present invention. Thus, any known tank or container used in the preparation of bitumen compositions can be used provided that such tank or container has stirring (stirring) and heating functions. As used within the scope of the present invention, the phrase “stirred tank” refers to tanks and containers having stirring (stirring) and heating means. Appropriate agitation or agitation includes, but is not limited to, vertical impellers, side arm impellers, and pump around circulation.

プロセスを実施する観点からは、瀝青成分を典型的には撹拌タンクに入れ、約160℃から約210℃、好ましくは、約170℃から約195℃、さらに別の選択肢では、約198℃から約216℃の温度まで徐々に加熱する。典型的には、この加熱相の最中に瀝青成分を撹拌する。空気の存在は本発明に対して有害ではないが(即ち、空気と接触する混合物の表面を生じる開放容器の使用)、(空気硬化またはブローン瀝青の場合におけるような)空気の意図的な導入は本発明には不要であり、このような添加はまず間違いなく瀝青成分の硬化を生じるため、実際には阻止される。本実施形態においては、瀝青成分が望ましい温度に到達したら、瀝青成分およびブロックコポリマー組成物の均一混合物を形成するために瀝青成分を撹拌しながら、ブロックコポリマー組成物を添加する。   From the point of view of performing the process, the bitumen component is typically placed in a stirred tank and is about 160 ° C. to about 210 ° C., preferably about 170 ° C. to about 195 ° C., and in yet another option, about 198 ° C. to about Heat gradually to a temperature of 216 ° C. Typically, the bitumen component is agitated during this heating phase. The presence of air is not detrimental to the present invention (ie, the use of an open container that produces a surface of the mixture in contact with air), but the intentional introduction of air (as in the case of air curing or blown bitumen) is not It is not necessary for the present invention, and such an addition is undoubtedly actually prevented because it first causes hardening of the bitumen component. In this embodiment, once the bitumen component has reached the desired temperature, the block copolymer composition is added while stirring the bitumen component to form a homogeneous mixture of the bitumen component and the block copolymer composition.

ブロックコポリマー組成物を瀝青成分に添加する様式および形態も本発明にとっては重要ではない。従って、粉末、多孔性ペレットおよび/またはクラムの形態のブロックコポリマー組成物を、すべてを一度に、または少量もしくはバッチに分割して添加することができ、短い期間にわたる(例えば、僅かに短いか、または長い時間も想定されるが、5から60分の期間にわたる)間隔で添加することができる。ほとんどの場合において、ブロックコポリマー組成物は多孔性ペレットの形態ですべてを一度に添加する。さらに長時間にわたるブロックコポリマー組成物の添加も可能ではあるが、経済的観点からは必ずしも望ましいものではない。ブロックコポリマー組成物の添加の間、混合物を撹拌し、瀝青成分を加熱する温度(約160℃から約210℃)を維持する。   The manner and form in which the block copolymer composition is added to the bitumen component is also not critical to the present invention. Thus, block copolymer compositions in the form of powders, porous pellets and / or crumbs can be added all at once or in small portions or batches, over a short period of time (e.g., slightly shorter, Or it can be added at intervals (over a period of 5 to 60 minutes, although longer times are envisioned). In most cases, the block copolymer composition is added all at once in the form of porous pellets. Although addition of the block copolymer composition over a longer period of time is possible, it is not always desirable from an economic point of view. During the addition of the block copolymer composition, the mixture is agitated and the temperature at which the bitumen component is heated (about 160 ° C. to about 210 ° C.) is maintained.

多くの瀝青において、ブロックコポリマー組成物は溶解し、上述されるような単純な撹拌または他の撹拌手段で均一な配合物を形成し得る。加熱混合アスファルトにおいては、瀝青は存在する骨材上に薄膜を形成する。この膜の厚みが約10ミクロンのオーダーであることは一般に容認される。瀝青添加物は、一般には、これらが骨材上の瀝青の膜と等しいか、またはより小さい規模で瀝青中に完全に分散する場合、配合物内で均一であるとみなされる。他方、SBSポリマーが瀝青中で分散し、ポリマーに富む相および瀝青に富む相を含む層構造を形成することは周知である。この層構造の規模が約10ミクロン未満のオーダーであることは一般に容認される。従って、本発明に関して本明細書で用いられる場合、「均一配合物」という語句は、ブロックコポリマー組成物が瀝青成分内に約10ミクロン規模以下で分散するように瀝青成分およびブロックコポリマー組成物を含む混合物を指す。   In many bitumen, the block copolymer composition can dissolve and form a uniform formulation with simple stirring or other stirring means as described above. In heated mixed asphalt, bitumen forms a thin film on the aggregate present. It is generally accepted that the thickness of this membrane is on the order of about 10 microns. Bitumen additives are generally considered uniform within the formulation if they are completely dispersed in the bitumen on a scale that is equal to or smaller than the bitumen film on the aggregate. On the other hand, it is well known that SBS polymers are dispersed in bitumen to form a layer structure comprising a polymer rich phase and a bitumen rich phase. It is generally accepted that the size of this layer structure is on the order of less than about 10 microns. Thus, as used herein with respect to the present invention, the phrase “homogeneous formulation” includes a bitumen component and a block copolymer composition such that the block copolymer composition is dispersed within the bitumen component on a scale of about 10 microns or less. Refers to a mixture.

特定の場合においては、高剪断ミルに混合物を通過させることによってこの配合プロセスを促進することが望ましいものであり得る。高剪断ミルはプロセス全体に用いることができるが、典型的には、ブロックコポリマーが瀝青成分と均一な配合物を形成するのに十分な期間用いられる。その後、典型的には、低剪断配合を用いて撹拌を達成する。これらのプロセスの両者は当分野において周知であり、本発明の範囲内にあることが意図される。ひとたびブロックコポリマー組成物および瀝青が混合されると、使用に先立って混合物の完全な硬化を可能にするため、混合物の温度は維持しながら、撹拌を約2から約30時間の期間継続する。本方法の代替実施形態においては、撹拌は2から26時間、さらにより好ましくは、2から24時間の期間行われる。ブロックコポリマー組成物が上述のものよりも長い期間にわたって添加されるとき、撹拌の最終時間は、ブロックコポリマー添加の持続期間を考慮に入れ、これに応じて調整する必要があり得ることに留意されたい。   In certain cases, it may be desirable to facilitate this compounding process by passing the mixture through a high shear mill. High shear mills can be used throughout the process, but typically are used for a period of time sufficient for the block copolymer to form a uniform blend with the bitumen component. Thereafter, agitation is typically achieved using a low shear formulation. Both of these processes are well known in the art and are intended to be within the scope of the present invention. Once the block copolymer composition and bitumen are mixed, stirring is continued for a period of about 2 to about 30 hours while maintaining the temperature of the mixture to allow complete curing of the mixture prior to use. In an alternative embodiment of the method, the stirring is performed for a period of 2 to 26 hours, even more preferably 2 to 24 hours. Note that when the block copolymer composition is added over a longer period than that described above, the final time of stirring may need to be adjusted accordingly, taking into account the duration of the block copolymer addition. .

本発明の方法において添加されるブロックコポリマー組成物の量は、さらなる使用に先立って次に希釈する(「低下させる(let down)」)濃縮体を得ることが望ましいのかどうか、または添加される量がこの時点で用いられる最終希釈(最終生成物)をもたらすのかどうかに依存して変化し得る。従って、添加される量は、瀝青成分に添加されるブロックコポリマー組成物の量が、ポリマー改質瀝青バインダ組成物の重量を基準にして、僅かに約2重量%から約36重量%までもになるようなものである。本出願の範囲内で用いられる場合、「低下させる」という用語は、瀝青分野の当業者に公知のように、濃縮瀝青バインダ組成物を用いられる最終濃度まで希釈することを参照するのに用いられる業界用語である。例えば、本発明の方法は、約6重量%から約36重量%、好ましくは、約9から30%、より好ましくは、約12重量%から約22重量%のブロックコポリマー組成物(ポリマー改質瀝青バインダ組成物の総重量を基準とする。)を含有する瀝青バインダ濃縮物の製造に用いることができる。この瀝青バインダ濃縮物はある時点でさらなる瀝青で希釈し、最終使用に望ましい最終濃度を達成する(典型的には、ポリマー改質瀝青バインダ組成物の総重量を基準にして、約2重量%から約8重量%)。ポリマー改質瀝青バインダ濃縮物を使用に望ましい濃度まで希釈するプロセスは、配合装置の費用効率の高い使用方法として当分野において周知である。本発明の瀝青バインダ濃縮物は硬化プロセスの最中もしくはこの直後に最終濃度に希釈する(「低下させる」)ことができ、または、代わりの方法では、保存し、および/もしくは後にこれを最終濃度に希釈する(「低下させる」)異なる場所に輸送することができる。従って、本発明の方法は、場合により、ポリマー改質瀝青バインダ組成物の製造にさらなる工程を含有し得る。このような実施形態の1つは、ブロックコポリマー組成物6から36重量%を含む濃縮物を調製した後、この濃縮物をさらなる瀝青で希釈して望ましい最終濃度(好ましくは、約2重量%から約8重量%の最終濃度)を達成することを許容する。この希釈は、硬化(工程(c))の最中または、硬化を達成するのに必要な時間温度が維持されるのであれば、工程(c)の後に硬化に続いて行うことができる。硬化の最中またはこれに続いて、適切な温度および撹拌が維持されるのであれば、組成物を異なる場所に輸送することができる。硬化の最中に希釈するとき、組成物は濃縮配合物が均一になるやいなや(工程(c)の最初に、または組成物が硬化するに従って(工程(c)の最中))希釈することができる。この実施形態は、より高いスループットを達成することができるように高価な粉砕装置が用いられるとき、有利である。その代わりに、硬化プロセスが完了した後に濃縮組成物を低下させることもできる。この実施形態は、希釈瀝青を非常に低い温度で導入することができ、これが長期保存により適する温度で最終配合物を生じるため、長期保存に有利である。   The amount of block copolymer composition added in the method of the invention is whether or not it is desirable to obtain a concentrate that is then diluted ("let down") prior to further use. May vary depending on whether the results in the final dilution (final product) used at this point. Thus, the amount added is such that the amount of block copolymer composition added to the bitumen component is only from about 2% to about 36% by weight, based on the weight of the polymer-modified bitumen binder composition. It is like that. As used within the scope of this application, the term “reducing” is used to refer to diluting the concentrated bituminous binder composition to the final concentration used, as known to those skilled in the bitumen art. An industry term. For example, the process of the present invention can comprise from about 6% to about 36%, preferably from about 9 to 30%, more preferably from about 12% to about 22% by weight of a block copolymer composition (polymer modified bitumen). Based on the total weight of the binder composition). This bitumen binder concentrate is diluted with further bitumen at some point to achieve the desired final concentration for end use (typically from about 2% by weight, based on the total weight of the polymer modified bituminous binder composition). About 8% by weight). The process of diluting the polymer modified bitumen binder concentrate to the desired concentration for use is well known in the art as a cost-effective method of using compounding equipment. The bituminous binder concentrate of the present invention can be diluted ("reduced") to a final concentration during or shortly after the curing process, or alternatively, it can be stored and / or later stored at a final concentration. Can be diluted ("decreased") to different locations. Accordingly, the method of the present invention may optionally include additional steps in the production of the polymer modified bitumen binder composition. One such embodiment is to prepare a concentrate comprising 6 to 36% by weight of the block copolymer composition and then diluting the concentrate with additional bitumen to obtain the desired final concentration (preferably from about 2% by weight). To achieve a final concentration of about 8% by weight). This dilution can take place during the curing (step (c)) or following the curing after the step (c) if the temperature is maintained for the time required to achieve the curing. During or following curing, the composition can be transported to a different location if the proper temperature and agitation are maintained. When diluted during curing, the composition may be diluted as soon as the concentrated formulation is uniform (at the beginning of step (c) or as the composition cures (during step (c))). it can. This embodiment is advantageous when expensive grinding equipment is used so that higher throughput can be achieved. Alternatively, the concentrated composition can be lowered after the curing process is complete. This embodiment is advantageous for long-term storage because diluted bitumen can be introduced at very low temperatures, which results in the final formulation at a temperature more suitable for long-term storage.

本発明は、さらに、上記方法の代替法であって、まず瀝青を溶融状態まで加熱し、ブロックコポリマー組成物を添加した後、温度を硬化のレベル、約160℃から約210℃まで上昇させることが上記方法とは異なる代替法を提供する。従って、本代替法は、用いられる材料のタイプ(例えば、瀝青およびブロックコポリマー組成物)または工程を達成する手段(例えば、用いられる装置のタイプ)のうちではなく、プロセス工程これら自体の変更のみを含む。より具体的には、この代替法においては、前述の瀝青成分を瀝青成分が溶融状態になるまで撹拌タンク内で加熱する。本明細書で用いられる場合、「溶融状態」という語句は瀝青成分が液体になる点を指す。当業者は、ほとんどの瀝青が約87℃から約121℃、より具体的には、約93℃から約105℃の温度範囲内で「溶融状態」に到達することを認める。この相の最中は、場合により瀝青成分を撹拌する。ひとたび瀝青成分が溶融状態に到達したら、ブロックコポリマー組成物を前述の様式で添加する。この時点で、この混合物が未だに撹拌されていない場合、撹拌は必ずしも必要ではないが、激しい撹拌を開始してもよい。ブロックコポリマー組成物を添加した後、2成分の均一混合物を形成するために瀝青成分およびブロックコポリマー組成物を激しく撹拌しながら、(前述のように)温度を約160℃から約210℃に上昇させる。この混合物を、硬化したポリマー改質瀝青バインダ組成物が得られるまで、注記される温度で合計約2時間から約30時間撹拌し続ける。この代替法においては、ポリマー改質瀝青バインダ組成物の硬化の最中またはその後に、均一混合物を前述のようにさらに低下させる。   The present invention is further an alternative to the above method wherein the bitumen is first heated to a molten state and the block copolymer composition is added and then the temperature is increased from the level of cure to about 160 ° C to about 210 ° C. Provides an alternative to the above method. Thus, this alternative method only changes the process steps themselves, not the type of material used (eg, bitumen and block copolymer composition) or the means of achieving the step (eg, type of equipment used). Including. More specifically, in this alternative method, the aforementioned bitumen component is heated in a stirring tank until the bitumen component is in a molten state. As used herein, the phrase “molten state” refers to the point where the bitumen component becomes liquid. One skilled in the art recognizes that most bitumen reaches a “molten state” within a temperature range of about 87 ° C. to about 121 ° C., more specifically about 93 ° C. to about 105 ° C. During this phase, the bitumen component is optionally stirred. Once the bitumen component has reached the molten state, the block copolymer composition is added in the manner described above. At this point, if the mixture has not yet been stirred, stirring is not necessary, but vigorous stirring may be initiated. After the block copolymer composition is added, the temperature is increased from about 160 ° C. to about 210 ° C. (as described above) while vigorously stirring the bitumen component and the block copolymer composition to form a two-component homogeneous mixture. . The mixture is kept stirring for a total of about 2 hours to about 30 hours at the noted temperature until a cured polymer modified bitumen binder composition is obtained. In this alternative method, the homogeneous mixture is further reduced as described above during or after curing of the polymer modified bitumen binder composition.

本発明は、さらに、上記方法の代替法であって、瀝青を160℃まで加熱する(時間はサンプルのサイズに依存する。)ことが上記方法とは異なる代替法を提供する。瀝青を高剪断ミキサの下でヒータに入れ、ヒータを用いて瀝青の温度を160℃まで上昇させる。温度が160℃に到達したら、ヒータをオフにする。結合ブロックコポリマーを瀝青に添加しながら、ミキサを半分の速度、即ち、約3000rpmで回転させる。結合ブロックコポリマーを添加しながら、ミキサの速度を全速、即ち、約6000rpmまで増加させる。高剪断のため、これによりミキサが回転を停止するとき、混合物の温度は180℃に上昇する。ミキサは約180℃の温度を維持するためのみに回転を開始する。約1時間後、結合ブロックコポリマーが完全に溶解する。   The present invention further provides an alternative to the above method wherein heating the bitumen to 160 ° C. (time depends on sample size) differs from the above method. The bitumen is placed in a heater under a high shear mixer and the temperature of the bitumen is raised to 160 ° C. using the heater. When the temperature reaches 160 ° C., the heater is turned off. While adding the bound block copolymer to the bitumen, the mixer is rotated at half speed, ie, about 3000 rpm. While adding the bound block copolymer, the mixer speed is increased to full speed, ie, about 6000 rpm. Due to the high shear, this raises the temperature of the mixture to 180 ° C. when the mixer stops rotating. The mixer begins to rotate only to maintain a temperature of about 180 ° C. After about 1 hour, the bound block copolymer is completely dissolved.

上記瀝青成分およびブロックコポリマー組成物に加えて、他の場合による成分を本発明の方法の最中に添加することができ、この成分には、これらに限定されるものではないが、樹脂、油、安定化剤、帯電防止剤、充填剤(例えば、タルク、炭酸カルシウムおよびカーボンブラック)、ポリリン酸、粉砕タイヤゴムまたは難燃剤が含まれる。添加されるこのような場合による成分の量は、瀝青バインダ組成物の総重量を基準にして、0から約20重量%の範囲を取り得る。特に好ましい追加成分は酸化防止剤であり、これは反応の速度に影響を及ぼすように混合プロセスの最中またはその後に添加することができる。酸化防止剤が添加されるとき、これらは、瀝青バインダ組成物の総重量を基準にして、約0.1重量%から約5重量%の量で存在する。加えて、他のブロックコポリマーを本発明の最終瀝青バインダ組成物に含めることもできる。好ましくは、このようなブロックコポリマーは一般式C−D−Cまたは(C−D)Xのブロックコポリマーであり、式中、Cはモノビニル芳香族炭化水素ブロックであり、Dは共役ジエンブロックであり、nは2から6の整数であり、およびXはカップリング剤の残基であり、前記ブロックコポリマーは約30,000から約400,000のピーク分子量および、ブロックコポリマーの共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして、約8モルパーセントから約25モルパーセントのビニル含有率を有する。このようなブロックコポリマーの例には、これらに限定されるものではないが、Kraton D 1101ポリマーおよびKraton D 1184ポリマーが含まれ、各々Kraton Polymers LLCから商業的に入手可能である。このような追加のブロックコポリマーが存在するとき、これらは、好ましくは、添加されるブロックコポリマーの総重量を基準にして、約30重量%までの量で存在する。これらの追加成分がプロセスに添加されるとき、これらは、典型的には、ブロックコポリマー組成物として同時に添加される。その代わりに、これらの追加成分はブロックコポリマー組成物の添加の直前またはブロックコポリマー組成物の添加の直後に添加することもできる。 In addition to the bitumen component and the block copolymer composition, other optional components can be added during the process of the present invention, including but not limited to resins, oils, , Stabilizers, antistatic agents, fillers (eg talc, calcium carbonate and carbon black), polyphosphoric acid, ground tire rubber or flame retardants. The amount of such optional components added can range from 0 to about 20% by weight, based on the total weight of the bituminous binder composition. A particularly preferred additional component is an antioxidant, which can be added during or after the mixing process to affect the rate of reaction. When antioxidants are added, they are present in an amount of about 0.1% to about 5% by weight, based on the total weight of the bituminous binder composition. In addition, other block copolymers may be included in the final bituminous binder composition of the present invention. Preferably, such a block copolymer is a block copolymer of the general formula C-D-C or (C-D) n X, where C is a monovinyl aromatic hydrocarbon block and D is a conjugated diene block. N is an integer from 2 to 6 and X is the residue of a coupling agent, the block copolymer having a peak molecular weight of about 30,000 to about 400,000 and within the conjugated diene block of the block copolymer The vinyl content is from about 8 mole percent to about 25 mole percent, based on the number of repeating monomer units. Examples of such block copolymers include, but are not limited to, Kraton D 1101 polymer and Kraton D 1184 polymer, each commercially available from Kraton Polymers LLC. When such additional block copolymers are present, they are preferably present in an amount up to about 30% by weight, based on the total weight of the added block copolymer. When these additional components are added to the process, they are typically added simultaneously as a block copolymer composition. Alternatively, these additional components can be added immediately before the addition of the block copolymer composition or immediately after the addition of the block copolymer composition.

実施例
亀裂成長は路盤アスファルト舗装の評価における最も重要なパラメータの1つと考えられる。上述のブロックコポリマーおよび結合ブロックコポリマー改質瀝青バインダ組成物を非改質瀝青組成物との比較で試験し、亀裂成長挙動を決定した。亀裂成長挙動の決定において、これらの亀裂成長挙動に関して材料を比較するのにSchapery理論を用いる。亀裂成長のパリス則に基づき、以下の式を考慮することができる:
Example Crack growth is considered to be one of the most important parameters in the evaluation of roadbed asphalt pavement. The block copolymer and bonded block copolymer modified bitumen binder compositions described above were tested in comparison with unmodified bitumen compositions to determine crack growth behavior. In determining crack growth behavior, the Schapery theory is used to compare materials with respect to these crack growth behaviors. Based on the Paris law of crack growth, the following equation can be considered:

Figure 2011518244
式中:
c=亀裂長
N=反復数
A,n=パリス則パラメータ
eff=応力強度因子
Figure 2011518244
In the formula:
c = crack length N = number of iterations A, n = Paris law parameter K eff = stress strength factor

パリス式は2つの物質定数:Aおよびnを含む。定数nは疲労試験の勾配に非常に密接に関連するものと考えられ、Aは、Schaperyによって示される式で説明されるように、粘弾性材料について決定することができる:   The Paris equation includes two material constants: A and n. The constant n is believed to be very closely related to the fatigue test slope, and A can be determined for viscoelastic materials, as illustrated by the equation presented by Schapery:

Figure 2011518244
式中:
m=負荷時間の対数の関数としてのコンプライアンス曲線の対数の勾配
μ=ポアソン比(Poisson’s ration)
=引張り強さ
Γ=破壊エネルギー(合計エネルギー)
=第1応力不変量
D=コンプライアンス
Figure 2011518244
In the formula:
m = logarithm slope of compliance curve as a function of logarithm of loading time μ = Poisson's ratio
f t = tensile strength Γ = fracture energy (total energy)
I 1 = first stress invariant D = compliance

この式から、Aが引張り強さ、破壊エネルギー、剛性、コンプライアンス曲線の勾配およびポアソン比に依存することがわかる。これらの値を決定することができる場合、ポリマー改質瀝青バインダ組成物と非改質瀝青組成物との定量的比較を行うことができる。パラメータAは下記式に示されるように成分の関数である:   From this equation, it can be seen that A depends on tensile strength, fracture energy, stiffness, compliance curve slope and Poisson's ratio. If these values can be determined, a quantitative comparison can be made between the polymer modified bitumen binder composition and the unmodified bitumen composition. Parameter A is a function of the component as shown in the following equation:

Figure 2011518244
Figure 2011518244

この等式において、引張り強さ、合計エネルギーおよび剛性勾配(m)のパラメータが比較に用いられる。20℃での張力および1%/sの減少歪み速度における結果をこの場合の典型とみなした。これらの値を下記表に示す。   In this equation, the parameters of tensile strength, total energy and stiffness gradient (m) are used for comparison. Results at tension at 20 ° C. and a decreasing strain rate of 1% / s were considered typical in this case. These values are shown in the table below.

Figure 2011518244
Figure 2011518244

1%/sの減少歪み速度での非改質瀝青組成物とブロックコポリマーおよび結合ブロックコポリマー瀝青バインダ組成物とのA−値の比を以下に示す。   The A-value ratio of the unmodified bitumen composition to the block copolymer and bonded block copolymer bituminous binder compositions at a reduced strain rate of 1% / s is shown below.

Figure 2011518244
Figure 2011518244

上記表に示されるように、亀裂伝搬のパリス則式におけるA値は、すべての場合において、ポリマー改質瀝青バインダ組成物よりも非改質瀝青組成物で高い。これらの結果はポリマー改質瀝青バインダ組成物が亀裂の成長の防止に役立ち、従って、改善された疲労性能を有することを示す。   As shown in the above table, the A value in the Paris law of crack propagation is higher in all cases for the unmodified bitumen composition than for the polymer modified bitumen binder composition. These results indicate that the polymer modified bitumen binder composition helps prevent crack growth and thus has improved fatigue performance.

圧縮試験結果はアスファルト混合物の永久歪みの予測に最も関連する。永久歪みはより高い温度および通過するトラックのような低負荷速度で主に生じる。本明細書に開示される2つのポリマー改質瀝青バインダ組成物および非改質瀝青組成物を比較しながら圧縮試験を行った。圧縮試験プラットフォームは、検体を受容するための、弾性的に支持されたコンクリートブロック上に構築された3D空間骨組からなるものであった。検体の軸変形を3台の線形可変変位変換器(LVDT)で測定した。骨組の底板および頂板は、底板に接続し、頂板においてリニア軸受けを通過する3本のFortalバーで平行に保たれる。頂板はMTS 150kN油圧アクチュエータに接続する。このアクチュエータによって検体に印加される力を200kNロードセルで測定する。圧縮試験は変位制御で行い、3台の外部LVDTの平均をフィードバックに用いる。   The compression test results are most relevant to predicting permanent set of asphalt mixtures. Permanent distortion occurs mainly at higher temperatures and low load speeds such as passing tracks. A compression test was conducted comparing two polymer modified bitumen binder compositions disclosed herein and an unmodified bitumen composition. The compression test platform consisted of a 3D spatial framework built on an elastically supported concrete block to receive the specimen. The axial deformation of the specimen was measured with three linear variable displacement transducers (LVDT). The bottom plate and the top plate of the skeleton are connected to the bottom plate and are kept parallel by three Fort bars passing through the linear bearings at the top plate. The top plate connects to an MTS 150 kN hydraulic actuator. The force applied to the specimen by this actuator is measured with a 200 kN load cell. The compression test is performed by displacement control, and the average of three external LVDTs is used for feedback.

試験温度は40℃であり、歪み速度は0.01%/sであった。これらの結果は、非改質瀝青組成物に対する比較で、2つのポリマー改質瀝青組成物が優れており、従って、永久歪みの減少を生じることを示した。これらの結果は、試験においてポリマー改質瀝青バインダ組成物が非改質瀝青組成物よりも有意に良好に機能した、40℃および0.01%/sの歪み速度での圧縮試験における最終表面に基づくものであった。これらの結果は、ポリマー改質瀝青バインダ組成物が非改質瀝青組成物よりも非常に高い永久歪みに対する耐性を有することを示す。   The test temperature was 40 ° C. and the strain rate was 0.01% / s. These results indicated that the two polymer modified bitumen compositions were superior in comparison to the unmodified bitumen composition and therefore resulted in a reduction in permanent set. These results show that the polymer modified bituminous binder composition performed significantly better than the unmodified bituminous composition in the test at the final surface in the compression test at 40 ° C. and a strain rate of 0.01% / s. It was based. These results indicate that the polymer modified bitumen binder composition has a much higher resistance to permanent set than the unmodified bitumen composition.

上記結果に基づき、有限要素法(FEM)シミュレーションを行って、実際の舗装構造におけるフルデプスポリマー改質の構造的利益を評価した。このシミュレーションにおいて、路盤混合物の等級およびバインダ含有率は結果として同じであった。材料は3層からなる単純化された構造が形成されるように構成した:
(1)非改質瀝青組成物、7.5%ポリマー組成物を含有する上述のブロックコポリマー改質瀝青バインダ組成物および7.5%ポリマー組成物を含有する結合ブロックコポリマー改質瀝青バインダ組成物(これらはすべて上述された)で製造される150および250mmのアスファルト層。通常、摩耗層、基層および路盤を含んでなるアスファルト層を路盤アスファルトの1モノ構造(monostructure)に単純化した;
(2)300mmの固定厚みおよび300MPaのヤング率(E−弾性率)を有する基部(subbase);並びに
(3)15mの厚みおよび100MPaの弾性率を有する路床。
Based on the above results, a finite element method (FEM) simulation was performed to evaluate the structural benefits of full depth polymer modification in an actual pavement structure. In this simulation, the grade and binder content of the roadbed mixture were the same as a result. The material was configured to form a simplified structure consisting of three layers:
(1) Unmodified bitumen composition, block copolymer modified bituminous binder composition as described above containing 7.5% polymer composition and combined block copolymer modified bituminous binder composition containing 7.5% polymer composition 150 and 250 mm asphalt layers, all manufactured above. Typically, the asphalt layer comprising the wear layer, the base layer and the roadbed has been simplified to a monostructure of roadbed asphalt;
(2) Subbase having a fixed thickness of 300 mm and Young's modulus (E-elastic modulus) of 300 MPa; and (3) A roadbed having a thickness of 15 m and an elastic modulus of 100 MPa.

この舗装構造に各々持続期間25msの動的半周期正弦波パルスおよび0.8MPa応力振幅の負荷をかけた。このタイプの負荷は移動する車輪とは異なるが、従来の研究は、これが、移動する車輪の分析と比較して同様の物質応答を得ながら、同じ時間でより多くの負荷反復を適用するのに有効な方法であることを示している。各々の場合において、舗装の平均寿命より短い9,000の負荷反復を適用した。しかしながら、このサイクル数の後、材料間で明確な相違を観察することができた。   Each pavement was loaded with a dynamic half-cycle sinusoidal pulse of duration 25 ms and a 0.8 MPa stress amplitude. Although this type of load is different from a moving wheel, previous studies have shown that this yields a similar material response compared to the analysis of a moving wheel while applying more load iterations at the same time. It shows that this is an effective method. In each case, 9,000 load iterations shorter than the average pavement life were applied. However, after this number of cycles, a clear difference between the materials could be observed.

試験の結果は、非改質瀝青組成物の表面最大偏向が結合ブロックコポリマー瀝青バインダ組成物よりも3倍大きく、ブロックコポリマー瀝青バインダ組成物よりも4.5倍大きかったことを観測した。ポリマー改質瀝青バインダ組成物は非改質瀝青組成物よりも小さいわだち深さ発生(rut depth development)を示した。従って、ポリマー改質瀝青バインダ組成物はより高い永久歪みに対する耐性を生じた。その上、亀裂に関連する累積回復不能応力(損傷)は2つのポリマー改質瀝青バインダ組成物で有意により小さいものであった。興味深いことに、150mmアスファルト厚を有するポリマー改質瀝青バインダ組成物は250mm厚の非改質瀝青組成物よりも受けた損傷が少なかった。これは、伝統的な路盤よりも少ない材料を用い、経済的節約を生じる、より薄い路盤層を建設できることを意味する。   The test results observed that the maximum surface deflection of the unmodified bitumen composition was 3 times greater than the bonded block copolymer bitumen binder composition and 4.5 times greater than the block copolymer bituminous binder composition. The polymer modified bitumen binder composition exhibited a smaller rupt depth development than the unmodified bitumen composition. Therefore, the polymer modified bitumen binder composition produced a higher resistance to permanent set. Moreover, the cumulative irreparable stress (damage) associated with cracking was significantly less with the two polymer modified bituminous binder compositions. Interestingly, the polymer modified bitumen binder composition with 150 mm asphalt thickness suffered less damage than the 250 mm thick unmodified bitumen composition. This means that thinner roadbed layers can be built that use less material than traditional roadbeds, resulting in economic savings.

好ましい実施形態およびこれらの特定の実施例を参照して本明細書に本発明を説明して記述したが、他の実施形態および例が同様の機能を果たし、および/または同様の結果を達成することは当業者には容易に明らかである。すべてのこのような等価の実施形態および実施例は本発明の精神および範囲のうちにあり、以下の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。   Although the invention has been described and described herein with reference to preferred embodiments and specific examples thereof, other embodiments and examples perform similar functions and / or achieve similar results This will be readily apparent to those skilled in the art. All such equivalent embodiments and examples are within the spirit and scope of the present invention and are intended to be covered by the following claims.

Claims (27)

瀝青成分約90から約98重量%;
および
ブロックコポリマー組成物約2から約10重量%を含む、
アスファルト舗装用途において路盤として用いるためのポリマー改質瀝青バインダ組成物であって、
ブロックコポリマー組成物が
(i)モノビニル芳香族炭化水素の1つのブロック並びに、約30,000から約78,000のピーク分子量および、共役ジエンブロック内の反復モノマー単位を基準として、約35から約80モルパーセントのビニル含有率を有する、共役ジエンの1つのブロックを含むコポリマー、並びに
(ii)モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む場合により1以上のブロックコポリマーであって、ジブロックコポリマーのピーク分子量の1.5から3倍であるピーク分子量を有する直鎖トリブロックコポリマー、ジブロックコポリマーのピーク分子量の1.5から9.0倍であるピーク分子量を有するマルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択され、各々が、共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして、35から80モルパーセントのビニル含有率を有するブロックコポリマー、
を含み、
舗装用途における路盤として用いられるポリマー改質瀝青バインダ組成物。
About 90 to about 98% by weight of the bituminous component;
And about 2 to about 10% by weight of the block copolymer composition,
A polymer modified bitumen binder composition for use as a roadbed in asphalt pavement applications,
The block copolymer composition comprises (i) one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and about 35 to about 80, based on a peak molecular weight of about 30,000 to about 78,000 and repeating monomer units within the conjugated diene block. A copolymer comprising one block of a conjugated diene having a mole percent vinyl content, and (ii) optionally one or more block copolymers comprising at least two blocks of a monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of a conjugated diene A linear triblock copolymer having a peak molecular weight of 1.5 to 3 times the peak molecular weight of the diblock copolymer, having a peak molecular weight of 1.5 to 9.0 times the peak molecular weight of the diblock copolymer Multi-arm bonded block copolymers and The mixtures thereof, each, based on the number of repeating monomer units of the conjugated diene in the block, the block copolymer having a vinyl content of from 35 80 mol percent,
Including
A polymer-modified bituminous binder composition used as a roadbed in paving applications.
コポリマーが1:1を上回る比で存在する、請求項1に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   The polymer-modified bitumen binder composition of claim 1, wherein the copolymer is present in a ratio greater than 1: 1. コポリマー(i)が式A−Bのものであり、並びにブロックコポリマー(ii)が式A−B−Aおよび(A−B)nXのブロックコポリマーから選択され、これらの式に関して、Aはモノビニル芳香族炭化水素のブロックであり、Bは共役ジエンのブロックであり、nは2から6の整数であり、およびXはカップリング剤残基である、請求項1に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   The copolymer (i) is of the formula AB, and the block copolymer (ii) is selected from block copolymers of the formulas ABA and (AB) nX, for which A is a monovinyl aromatic The polymer-modified bituminous binder composition of claim 1, wherein the block is a group hydrocarbon block, B is a block of a conjugated diene, n is an integer from 2 to 6, and X is a coupling agent residue. object. ブロックコポリマー組成物がA−BおよびA−B−Aを含み、各々のAはスチレンであり、および各々のBはブタジエンであり、A−Bのピーク分子量は48,000から78,000であり、およびビニル含有率は、A−Bの共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして、46から70モルパーセントであり、A−B−Aのピーク分子量はA−Bのピーク分子量の1.8から2.5倍であり、およびビニル含有率は、A−B−Aの共役ジエンブロック内の反復モノマー単位の数を基準にして、46から70モルパーセントであり、並びにA−Bのポリスチレン含有率は25から35%であり、およびA−B−Aのポリスチレン含有率は25から35%である、請求項1に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   The block copolymer composition comprises A-B and A-B-A, each A is styrene, and each B is butadiene, and the peak molecular weight of AB is 48,000 to 78,000 And vinyl content is 46 to 70 mole percent, based on the number of repeating monomer units in the AB conjugated diene block, and the peak molecular weight of ABA is the peak molecular weight of AB. 1.8 to 2.5 times, and the vinyl content is 46 to 70 mole percent, based on the number of repeating monomer units in the conjugated diene block of ABA, and AB The polymer-modified bituminous binder composition of claim 1, wherein the polystyrene content is from 25 to 35% and the polystyrene content from A-B-A is from 25 to 35%. 式C−D−Cまたは(C−D)nX(式中、Cはスチレンであり、Dはブタジエン、イソプレンまたはこれらの混合物であり、nは2から6の整数であり、およびXはカップリング剤残基である。)のブロックコポリマーの追加をさらに含み、追加のブロックコポリマーを添加されるブロックコポリマーの総量の30重量%までの量で添加する、請求項1に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   Formula C-D-C or (C-D) nX where C is styrene, D is butadiene, isoprene or a mixture thereof, n is an integer from 2 to 6, and X is a coupling 2. The polymer-modified bitumen binder of claim 1, further comprising the addition of a block copolymer, wherein the additional block copolymer is added in an amount up to 30% by weight of the total amount of block copolymer added. Composition. (a)モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含むアーム複数を有する結合ブロックコポリマー;並びに
(b)モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含み、直鎖コポリマー、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択することができる、場合による1以上のブロックコポリマー、
を含むポリマー組成物であって、分子量が約100kg/molから約400kg/molの範囲にあり、およびカップリング効率が40%以下であるポリマー組成物。
(A) a linked block copolymer having a plurality of arms comprising at least two blocks of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene; and (b) at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least of conjugated diene. One or more optional block copolymers comprising one block and can be selected from linear copolymers, linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof,
A polymer composition having a molecular weight in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol and a coupling efficiency of 40% or less.
約150kg/molから約300kg/molの範囲にあるポリマー組成物の分子量をさらに含む、請求項6に記載のポリマー組成物。   7. The polymer composition of claim 6, further comprising a molecular weight of the polymer composition in the range of about 150 kg / mol to about 300 kg / mol. 結合ブロックコポリマーがアーム複数のうちの少なくとも2つに位置する2つのスチレン末端ブロックを含む、請求項6に記載のポリマー組成物。   7. The polymer composition of claim 6, wherein the linked block copolymer comprises two styrene end blocks located on at least two of the arms. 結合ブロックコポリマーがアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する少なくとも1つのブタジエンブロックを含む、請求項6に記載のポリマー組成物。   7. The polymer composition of claim 6, wherein the bonded block copolymer comprises at least one butadiene block located on at least one of the plurality of arms. 約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも2つのスチレンアームおよび約40kg/molから約90kg/molの範囲の絶対アーム重量平均分子量を有する少なくとも1つのブタジエンアーム、並びに約100kg/molから約400kg/molの範囲のピーク分子量を含有する結合スチレン−ブタジエン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーを含むポリマー組成物。   At least two styrene arms having an absolute arm weight average molecular weight ranging from about 40 kg / mol to about 90 kg / mol and at least one butadiene arm having an absolute arm weight average molecular weight ranging from about 40 kg / mol to about 90 kg / mol; And a polymer composition comprising a bound styrene-butadiene-butadiene-styrene block copolymer containing a peak molecular weight in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol. 約150kg/molから約300kg/molの範囲のポリマー組成物の分子量をさらに含む、請求項10に記載のポリマー組成物。   11. The polymer composition of claim 10, further comprising a molecular weight of the polymer composition in the range of about 150 kg / mol to about 300 kg / mol. ポリマー組成物が約200kg/molの分子量を含む、請求項10に記載のポリマー組成物。   The polymer composition of claim 10, wherein the polymer composition comprises a molecular weight of about 200 kg / mol. ブロックコポリマー組成物が約3から約16の分岐度を含む、請求項10に記載のポリマー組成物。   The polymer composition of claim 10, wherein the block copolymer composition comprises a degree of branching of from about 3 to about 16. 約10:90から約40:60のスチレンのブタジエンに対する比をさらに含む、請求項10に記載のポリマー組成物。   11. The polymer composition of claim 10, further comprising a ratio of styrene to butadiene of about 10:90 to about 40:60. 瀝青成分約90から約98重量%;
および
結合ブロックコポリマー組成物約2から約10重量%、
を含む、アスファルト舗装用途における路盤として用いるためのポリマー改質瀝青バインダ組成物であって、結合ブロックコポリマー組成物が:
(a)アーム複数を有し、アーム複数がアーム複数のうちの少なくとも2つに位置するモノビニル芳香族炭化水素の少なくとも2つのブロックおよびアーム複数のうちの少なくとも1つに位置する共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含む結合ブロックコポリマー、並びに
(b)モノビニル芳香族炭化水素の少なくとも1つのブロックおよび共役ジエンの少なくとも1つのブロックを含み、直鎖トリブロックコポリマー、マルチアーム結合ブロックコポリマーおよびこれらの混合物から選択される、場合により1以上のブロックコポリマー、
を含み、
ポリマー組成物の分子量が約100kg/molから約400kg/molの範囲にある、ポリマー改質瀝青バインダ組成物。
About 90 to about 98% by weight of the bituminous component;
And from about 2 to about 10% by weight of the combined block copolymer composition,
A polymer modified bituminous binder composition for use as a roadbed in asphalt pavement applications, wherein the bonded block copolymer composition is:
(A) at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbons having at least two arms, wherein the arm plurality is located in at least two of the arm pluralities, and at least one of the conjugated dienes located in at least one of the arm pluralities. (B) at least one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and at least one block of conjugated diene, selected from linear triblock copolymers, multi-arm linked block copolymers and mixtures thereof Optionally one or more block copolymers,
Including
A polymer-modified bituminous binder composition wherein the molecular weight of the polymer composition is in the range of about 100 kg / mol to about 400 kg / mol.
約150kg/molから約300kg/molの範囲のポリマー組成物の分子量をさらに含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, further comprising a molecular weight of the polymer composition in the range of about 150 kg / mol to about 300 kg / mol. ポリマー組成物が約200kg/molの分子量を含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, wherein the polymer composition comprises a molecular weight of about 200 kg / mol. ブロックコポリマー組成物が約3から約16の分岐度を含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, wherein the block copolymer composition comprises a degree of branching of from about 3 to about 16. 約15:85から約30:70のスチレンのブタジエンに対する比をさらに含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   The polymer-modified bitumen binder composition of claim 15, further comprising a ratio of about 15:85 to about 30:70 styrene to butadiene. 結合ブロックコポリマーがアーム複数のうちの2つに結合する2つのスチレン末端ブロックを含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, wherein the bonded block copolymer comprises two styrene end blocks bonded to two of the plurality of arms. 結合ブロックコポリマーがアーム複数中に少なくとも1つのブタジエンアームを含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, wherein the combined block copolymer comprises at least one butadiene arm in the plurality of arms. 結合ブロックコポリマーがアーム複数中に少なくとも2つのブタジエンアームを含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, wherein the combined block copolymer comprises at least two butadiene arms in a plurality of arms. 約5%から約8%のポリマー含有率をさらに含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer modified bitumen binder composition of claim 15, further comprising a polymer content of about 5% to about 8%. 約6%から7.5%のポリマー含有率をさらに含む、請求項15に記載のポリマー改質瀝青バインダ組成物。   16. The polymer-modified bitumen binder composition of claim 15, further comprising a polymer content of about 6% to 7.5%. 結合ブロックコポリマー組成物の調製方法であって:
(a)約40℃から約60℃の溶媒を提供する工程、
(b)ポリスチレンおよびsec−ブチルリチウムを溶媒に添加する工程;
(c)反応を約45分から約2時間進行させる工程;
(d)予め決定された分子量を得るため、ポリスチレンを添加する工程;
(e)sec−ブチルリチウムおよびブタジエンを添加する工程;
(f)重合を約15分から約1時間進行させる工程;
(e)カップリング剤を添加する工程;並びに
カップリング剤添加の約5分から約30分後に、停止剤の添加によって反応を停止させる工程、
を含む方法。
A method for preparing a bonded block copolymer composition comprising:
(A) providing a solvent at about 40 ° C. to about 60 ° C .;
(B) adding polystyrene and sec-butyllithium to the solvent;
(C) allowing the reaction to proceed from about 45 minutes to about 2 hours;
(D) adding polystyrene to obtain a predetermined molecular weight;
(E) adding sec-butyllithium and butadiene;
(F) allowing the polymerization to proceed from about 15 minutes to about 1 hour;
(E) adding a coupling agent; and, after about 5 to about 30 minutes after adding the coupling agent, stopping the reaction by adding a terminator;
Including methods.
ポリスチレン152gを溶媒約6リットルに添加する、請求項25に記載の結合ブロックコポリマーの調製方法。   26. A process for preparing a linked block copolymer according to claim 25, wherein 152 g of polystyrene is added to about 6 liters of solvent. sec−ブチルリチウム約10.1mmolを最初に溶媒に添加し、sec−ブチルリチウム19.7mmolおよびブタジエン835.2gをその後に添加する、請求項25に記載の結合ブロックコポリマーの調製方法。   26. A process for preparing a linked block copolymer according to claim 25, wherein about 10.1 mmol of sec-butyllithium is first added to the solvent, followed by 19.7 mmol of sec-butyllithium and 835.2 g of butadiene.
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